DE3737977C2 - - Google Patents
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- Containers Opened By Tearing Frangible Portions (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen druckbeaufschlagten Behälter
aus Metall, insbesondere Bierfaß mit im wesentlichen
zylindrischer Seitenwandung und nach außen gewölbten
Stirnseiten, wobei wenigstens eine Stirnwand mit einem
Anschlußstutzen versehen ist, und wobei die Behälterwan
dung vorzugsweise im Bereich einer Stirnwand mit einer
einen Flächenbereich wenigstens teilweise umschließenden
Reißnut versehen ist, durch die die Wandstärke bis auf
eine vorgegebene Restdicke reduziert ist.
Insbesondere in der Getränkeindustrie werden metallische
Behälter, sogenannte Kegs eingesetzt, die durch Beaufschla
gung mit einem Druckgas entleert werden. Hierbei muß
sichergestellt sein, daß bei unbeabsichtigten Überschreitungen
der Maximaldruckgrenze der Überdruck abgebaut wird.
Ein Behälter der eingangs bezeichneten Art ist aus der
DE-OS 35 33 406 bekannt, der im Boden eine Auswölbung
aufweist, deren Fläche mit einer einen Flächenbereich
nur teilweise umschließenden Reißnut versehen ist. Hierbei
wird ausgenutzt, daß bei einer Überschreitung des zulässigen
Maximaldruckes die Behälterwandung an einer genau vorge
gebenen Stelle aufreißt und der Überdruck entweichen
kann. Derartige Drucküberschreitungen sind im Getränkebereich
sehr selten, da sie bei den gebräuchlichen Zapfsystemen
nur bei einer Fehlbedienung auftreten können, so daß
man in Kauf nehmen kann, daß bei einer derartigen Überschrei
tung des höchstzulässigen Drucks und dem Wirksamwerden
der Überdrucksicherung der betreffende Behälter unbrauchbar
wird. Der von der Reißnut umschlossene Flächenbereich
wird klappenartig nach außen gedrückt, da der herausklappende
Flächenbereich in dem nicht von der Reißnut umgrenzten
Restbereich seine unveränderte Wandstärke aufweist und
somit dieser Teil als "Gelenk" wirkt. Die Reißnut kann,
wie die DE-OS 35 33 406 zeigt, durch ein entsprechendes
Prägewerkzeug eingebracht werden, dessen Schneide eine
nicht vollständig geschlossene kreisartige Kontur aufweist.
Derartige Formen, auch reine Kreisformen, können jedoch
durch ein rotierendes Werkzeug spanabhebend nach Fertig
stellung des Behälters nicht angebracht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter
der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, der eine in
den Behälter selbst integrierte Überdrucksicherung auf
weist, die zuverlässig anspricht und einfach herzustellen
ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Behälterwandung
vorzugsweise im Bereich einer Stirnwand mit einer einen
Flächenbereich teilweise umschließenden Reißnut versehen
ist, durch die die Wandstärke bis auf eine vorgegebene
Restdicke reduziert ist und daß die Reißnut in dem an
die Seitenwände anschließenden Übergangsbereich der
Wölbung der Stirnwand angeordnet ist. Die Anordnung in
diesem Bereich des Behälters hat den Vorteil, daß selbst
bei einer durch die Reißnut definierten großen Restwandstärke
ein zuverlässiger und einwandfreier Anriß bei Überschreitung
eines vorgegebenen Maximaldruckes erfolgt. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß unter dem Einfluß des Innendruckes
die ausgewölbte Stirnwand in diesem Randbereich einer
erheblichen Querdehnung unterworfen ist, die bei Überschreiten
einer durch die Tiefe der Reißnut vorgebbaren Grenzbeanspru
chung zu einem Anriß führt. Die Nut weist zweckmäßigerweise
einen in etwa keilförmigen Querschnitt auf, so daß bei
Überdruckbeaufschlagung der notwendige Anriß durch die
Kerbwirkung und die Überlagerung von Zug- und Biegebeanspru
chungen im Bereich der Reißnut einsetzt. Dieser Vorteil
wird insbesondere bei den üblicherweise auf zwei tiefgezoge
nen Hälften zusammengesetzten Kegs ausgenutzt, da der
zwischen der im wesentlichen als Kugelkalotte gekrümmten
Stirnfläche und der zylindrischen Seitenwandung liegende
Übergangsbereich einen erheblichen kleineren Krümmungsradius
aufweist. Der unmittelbar an diesen Randbereich angrenzende
Teil der Stirnwand unterliegt bei einer Druckbeaufschlagung
der größten Querdehnung.
Um nun in einfacher Weise eine Unterbrechung der im übrigen
nicht unterbrochenen Reißnut zu bewerkstelligen, um so
das vorstehend angegebene "Gelenk" mit unveränderter
Wandstärke zu erhalten, ist in vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, daß die Reißnut mit ihren Enden
in dem einen kleineren Krümmungsradius aufweisenden Randbe
reich der gewölbten Stirnwand ausläuft. Hierdurch ist
es möglich, ein rotierendes Schneidwerkzeug zur Erzeugung
einer Reißnut mit gleichbleibender Nuttiefe einzusetzen,
wobei die an sich kreisförmige Reißnut dadurch unterbrochen
ist, daß das Werkzeug im Randbereich freilaufen kann.
Auch für den Einsatz eines Stanzwerkzeuges mit geschlossener
Schneidenkontur ist die Anordnung der Reißnut vorteilhaft,
da eine wesentlich günstigere Beanspruchung der Schneidenkontur
gegeben ist.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch
vorgesehen, daß die Reißnut mit jeweils ihren Enden in
eine in der Behälterwandung eingeformte Vertiefung ausläuft,
in der die Wandstärke praktisch unverändert ist. Diese
Anordnung hat ebenfalls den Vorteil einer einfachen Herstellung.
Beim Tiefziehen des die betreffende Stirnwand aufweisenden
Behälterteils wird vorzugsweise am Rande der Wölbung
eine in etwa punktförmige Vertiefung mit eingeformt.
Nach der Fertigstellung des Behälters kann nunmehr die
Reißnut spanabhebend mit einem umlaufenden Werkzeug eingearbei
tet werden, das im Bereich der eingeformten Vertiefung
freiläuft, so daß die Reißnut über ihre gesamte Länge
die gleiche Tiefe aufweist und damit eine einwandfreie
Funktionssicherheit gegeben ist. Bis auf den Bereich
der Vertiefung kann bei Einwirken des Überdrucks die
Rißbildung an jeder Stelle der Reißnut einsetzen, so
daß lokale Abweichungen der Materialeigenschaft keinen
Einfluß haben können. Besonders zweckmäßig ist es, wenn
die Vertiefung auf der dem Randbereich der gewölbten
Stirnfläche abgekehrten Seite des von der Reißnut umschlosse
nen Flächenbereichs angeordnet ist. Diese Anordnung hat
den Vorteil, daß der größte Teil der Reißnut in dem Bereich
verläuft, der bei einer Druckbeaufschlagung der größten
Querdehnung unterworfen ist. Der weitere Vorteil dieser
Anordnung besteht darin, daß eine derartige Reißnut auch
an bereits im Betrieb befindlichen Fässern angebracht
werden kann, da hier nur eine sehr geringe Vertiefung
einzuarbeiten ist, die beispielsweise mit einem Kugeleinschlag
auch an einem fertigen Faß angebracht werden kann. Der
üblicherweise bei Kegs angeordnete, die gewölbten Stirnflächen
in Verlängerungen der Seitenwandung jeweils überragende
Stand- bzw. Tragring behindert die nachträgliche Anbringung
nicht. In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung
ist insbesondere für derartige Kegs vorgesehen, daß die
Reißnut auf der den Anschlußstutzen tragenden Stirnwand
angeordnet ist. Derartige Kegs werden üblicherweise mit
nach oben weisendem Anschlußstutzen an die Druckanlage
angeschlossen. Tritt nun bei einer Überschreitung des
vorgegebenen Maximaldruckes die integrierte Überdrucksicherung
in Funktion, was je nach Größe der durch die Reißnut
vorgegebenen Restwandstärke zwischen Drücken von 20 bis
30 Bar liegen kann, so bläst das üblicherweise gasförmige
Druckmedium nach oben ab. Die auf den Behälter wirksam
werdenden Rückstoßkräfte sind also nach unten gerichtet,
so daß der Behälter aufgrund der seitlichen Anordnung
allenfalls kippen kann. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß der Druckabbau durch das Entweichen des gasförmigen
Mediums sehr viel schneller erfolgt, wobei das abzublasende
Gasvolumen in der Regel erheblich geringer ist als das
noch im Faß befindliche restliche Flüssigkeitsvolumen.
Bei Kegs mit Tragring, bei denen die Reißnut durch eine
Vertiefung unterbrochen ist, wie vorstehend angegeben,
ist die beim Aufreißen entstehende Öffnung im wesentlichen
gegen die Innenwandung des Tragringes gerichtet, so daß
hier eine Umlenkung des austretenden Gasstrahles erfolgt,
die praktisch ohne eine eine Bewegung des Kegs auslösende
Kraftwirkung bleibt.
Die Anordnung an der den Behälterboden bildenden Stirnwand,
beispielsweise im Bereich des Faßsumpfes, insbesondere
aber auch im Randbereich der gewölbten Bodenfläche, ist
zwar möglich und hinsichtlich eines verhältnismäßig niedrigen
"Ansprechdruckes" in gleicher Weise wirksam. Der Nachteil
besteht jedoch darin, daß bei einem Reißdruck von beispiels
weise 20 Bar und einem für einen möglichst raschen Druckabbau
ausreichenden Öffnungsquerschnitt dann die Reaktionskräfte,
die durch die dann strahlförmig austretende Flüssigkeit
auf den Behälter wirken, so groß sind, daß der Behälter
nahezu geschoßartig angehoben wird. Eine Anordnung in
der obenliegenden Stirnfläche ist daher der Vorzug zu
geben, da dann derartige Kegs gefahrlos auch unmittelbar
unter der Zapfanlage aufgestellt werden können.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Reißnut einen in etwa trapezförmigen Querschnitt aufweist.
Dies hat den Vorteil, daß die notwendige Restdicke der
Behälterwandung im Bereich der Reißnut etwas größer gehalten
werden kann.
Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Getränkebehälter im Vertikal
schnitt,
Fig. 2 den Bodenbereich A in Fig. 1 in
größerem Maßstab,
Fig. 3 eine Aufsicht des Bereichs A im
Maßstab von Fig. 2,
Fig. 4 und 5 Ausführungsformen der Überdruck
sicherung an Getränkebehältern
im Schnitt und in Aufsicht im
Deckelbereich B,
Fig. 6 und 7 eine Abwandlung der Ausführungsform
gem. Fig. 5 im Schnitt und in Aufsicht.
Das in Fig. 1 in einem Vertikalschnitt dargestellte Bierfaß,
ein sogenannter Keg, besteht aus zwei Teilstücken 1 und 2,
die aus Metall tiefgezogen sind und nach dem Einarbeiten
der Rollringe 3 in der Mittelebene über die Schweißnaht 4
fest miteinander verbunden sind. Die ausgewölbte Stirnwand 5
des Teiles 1 ist mit einer Anschlußarmatur 6 versehen.
In die ausgewölbte, den Bodenteil bildende Stirnwand 7 des
Teiles 2 ist ein Faßsumpf 8 eingeformt.
Sowohl am Bodenteil 7 als auch an der den Deckelteil bilden
den Stirnwand 5 ist jeweils ein Standring 9 bzw. 10
angeschweißt.
Die im Faßsumpf 8, d. h. im Bereich A angeordnete Überdruck
sicherung wird anhand der vergrößerten Darstellung in Fig. 2
und 3 näher erläutert. In die von der kreisförmigen Rand
linie 11 umgrenzten Fläche des Faßsumpfes 8 ist bei der
Herstellung des Bodenteils 7 eine kalottenförmige Vertiefung
12 eingeprägt worden. Nach Fertigstellung des Fasses ist
mit einem koaxial zur Faßachse 13 umlaufenden Schneidwerk
zeug in die von der Randlinie 11 umgrenzten Flächen eine
Reißnut 14 spanabhebend eingearbeitet worden, die einen
Kreisflächenbereich umschließt und die lediglich im Bereich
der kalottenförmigen Vertiefung 12 unterbrochen ist. Die
Reißnut 14 ist in etwa keilförmig ausgebildet, wie sie
durch die zeichnerisch nach außen verlängerte Linie 15 der
Nutwandung zu ersehen ist. Die im Nutgrund verbleibende
Restdicke der Faßwandung ist nun so ausgelegt, daß das Faß
einem vorgegebenen Prüfdruck von beispielsweise 3 Bar
standhält, daß jedoch bei einer Erhöhung des Faßinnendruckes
auf beispielsweise 35 Bar die Faßwandung an der Reißnut 14
aufreißt. Da die Reißnut 14 über ihre volle Länge die gleiche
Tiefe aufweist, haben lokale Inhomogenitäten im Material
der Faßwandung keinerlei Einfluß auf den Rißbeginn, so daß
es nur darauf ankommt, die Tiefe der Reißnut 14 genau genug
einzuarbeiten. Da die Reißnut über die volle Länge die
gleiche Tiefe aufweist, läuft ein Riß auch über die volle
Nutlänge durch, so daß der von der Reißnut 14 umschlos
sene Flächenbereich 16 unter der Kraftwirkung des dann
ausströmenden Behälterinhaltes nach außen aufklappt, hierbei
aber im Bereich der Vertiefung 12, die in ihrer Wandstärke
unvermindert ist, mit dem Behälter verbunden bleibt.
Die Reißnut 14 kann an Stelle einer spanabhebenden Formgebung
auch mit Hilfe eines schneidenartigen Prägewerkzeuges bereits
bei der Herstellung des Faßbodens eingeprägt werden. Auch
hier ist es zweckmäßig, wenn eine Vertiefung 12 eingearbeitet
wird, da dann mit einem in sich geschlossenen Schneidenwerk
zeug gearbeitet werden kann, das auch den Bereich der Ver
tiefung 12 überdeckt, gleichwohl aber Kantenpressungen,
wie sie im Bereich der Enden bei einem nichtgeschlossenen
Prägewerkzeug auftreten würden, vermieden werden.
Die Reißnut 14 kann entweder, wie dargestellt, im Querschnitt
keilförmig ausgebildet sein oder aber auch im Querschnitt
trapezförmig ausgebildet sein. Dies hat insbesondere im
Hinblick auf die Überlagerung von Zug- und Biegespannungen
im Überdruckfall ein günstigeres Reißverhalten zur Folge.
Fig. 4 zeigt im Schnitt den kalottenförmig ausgewölbten
Deckelteil 5 des in Fig. 1 dargestellten Kegs. Der Deckel
teil geht in seinem Randbereich 21 mit einem Krümmungs
radius R1 in die im wesentlichen zylindrische Seitenwandung 22
über, der erheblich geringer ist als der Krümmungsradius R2
des kalottenförmigen Deckelteils. Dieser Randbereich 21
ist auf der Außenseite von dem angeschweißten Standring 10
umfaßt.
Vor dem Anschweißen des Standringes 10 wird mit einem rotie
renden Schneidwerkzeug die kreisförmige Reißnut 14 eingear
beitet, wobei die Bewegungsbahn des Werkzeugs so gelegt
ist, daß es in dem den kleineren Krümmungsradius R1 aufwei
senden Randbereich 21 der Wölbung der Stirnwand 5 ausläuft,
so daß die in der Aufsicht in Fig. 5 dargestellte offene
Kreiskontur entsteht.
Bei einer Druckbeaufschlagung, die den durch die Tiefe der
Reißnut 14 vorgegebenen höchstzulässigen Druck überschreitet,
erfolgt im Scheitelbereich 23 der Reißnut 14 aufgrund der
Querdehnung in der Stirnfläche 5 ein Anriß. Durch die senk
recht zur Innenfläche wirkenden Kräfte wird hierbei der
von der Reißnut 14 umschlossene Flächenbereich 16 nach außen
aufgeklappt, wie dies in Fig. 4 gestrichelt dargestellt
ist. Aufgrund der Materialverformung erfolgt der Anriß bei
etwa 20 bis 24 Bar.
Die in Fig. 6 und 7 dargestellte abgewandelte Ausführungsform
ist ebenfalls an der deckelseitigen Stirnfläche 5 angeordnet.
Sie eignet sich insbesondere für die nachträgliche "Umrüstung"
bereits im Betrieb befindlicher Kegs. Bei dieser Ausführungs
form wird, wie der Schnitt gem. Fig. 8 und die Aufsicht
gem. Fig. 9 zeigt, eine kalotten- bzw. punktförmige Vertie
fung 12 in die Fläche eingearbeitet, in die dann beim
Einarbeiten der Reißnut 14 mit Hilfe eines Schneid-, aber
auch eines Prägewerkzeuges, das Werkzeug auslaufen kann
und so die den Flächenbereich 16 umschließende Reißnut 14
wiederum unterbrochen ist, und hier ein entsprechendes
"Gelenk" gebildet wird, das in seiner Wandstärke nicht ge
schwächt ist. Bei einer Überschreitung des zulässigen Höchst
druckes klappt dann der Flächenbereich 16, wie gestrichelt
dargestellt, nach außen auf. Das hierbei austretende gasför
mige Druckmedium wird hierbei von der Innenseite des Stand
ringes 10 nach oben umgelenkt, so daß die auf den Behälter
wirkenden Reaktionskräfte im wesentlichen gegen den Boden
gerichtet sind. Auch bei dieser Ausführungsform weist die
Reißnut 14 über ihre volle Länge praktisch eine konstante
Tiefe auf.
Claims (6)
1. Druckbeaufschlagter Behälter aus Metall mit Überdruck
sicherung, insbesondere Bierfaß mit im wesentlichen
zylindrischer Seitenwandung und nach außen gewölbten
Stirnwänden, wobei wenigstens eine Stirnwand mit einem
Anschlußstutzen versehen ist, wobei die Behälterwandung
vorzugsweise im Bereich einer Stirnwand mit einer einen
Flächenbereich teilweise umschließenden Reißnut versehen
ist, durch die die Wandstärke bis auf eine vorgegebene
Restdicke reduziert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Reißnut (14) in dem an die Seitenwandung (22)
anschließenden Übergangsbereich (21) der Wölbung der
Stirnwand (5) angeordnet ist.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reißnut (14) mit ihren Enden in den einen kleineren
Krümmungsradius (R1) aufweisenden Randbereich der
Wölbung der Stirnwand (5) ausläuft.
3. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reißnut (14) mit ihren Enden in eine in die
Behälterwandung eingeformte Vertiefung (12) ausläuft,
in der die Wandstärke praktisch unverändert ist.
4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vertiefung (12) auf der dem Wandbereich (21)
der gewölbten Stirnfläche (5) abgekehrten Seite des von
der Reißnut (14) umschlossenen Flächenbereichs (16)
angeordnet ist.
5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Reißnut (14) einen in etwa
trapezförmigen Querschnitt aufweist.
6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Reißnut (14) auf der den
Anschlußstutzen (6) tragenden Stirnwand (5) angeordnet
ist.
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Publications (2)
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