DE3741628A1 - Flasche mit konkavboden und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents
Flasche mit konkavboden und verfahren zur herstellung desselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Flasche mit einem nach innen
gewölbten Boden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein
Verfahren zur Herstellung eines solchen Bodens.
Der nach innen gewölbte Boden (Konkavboden) gemäß TRG 310 (Ausgabe
November 1978) und ISO 4705 (1983) ist bekannt und wird in dieser
Form seit Jahrzehnten hergestellt. Der große Nachteil dieser bekann
ten Bodenform besteht darin, daß er für den manuellen Transport
weniger gut geeignet ist, da der sehr flach verlaufende und stark
abgerundete Übergang von der Standfläche zur Wölbungsfläche nicht
griffsicher ist und deswegen leicht Unfälle entstehen können.
Aufgrund der ständig steigenden Anforderungen hinsichtlich der
Arbeitssicherheit wird die Griffsicherheit beim manuellen Transport
von immer größerer Bedeutung. Außerdem wird bei der bekannten
Bodenform der geforderte Wert des äußeren Standkreisdurchmessers
(0,8mal äußerer Durchmesser der Flasche) nicht sicher erreicht.
Die vorliegende Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt,
eine Flasche mit einem nach innen gewölbten Boden zu schaffen und
ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bodens anzugeben, dessen
Gestalt für den manuellen Transport handformgerecht und griffsicher
ist und eine ausreichende Standsicherheit für die Flasche gewähr
leistet.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Flasche mit den in
den Ansprüchen beschriebenen Merkmalen gelöst.
Die zwei wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Gestalt eines
nach innen gewölbten Bodens sind eine ebene, rechtwinklig zur
Flaschenachse liegende, ringförmige Standfläche und eine zwischen
der Wölbungsfläche und der Standfläche angeordnete, ebene
rotationssymmetrische Greiffläche, die am Übergang zur Standfläche eine
Abrundung aufweist. Durch die ebene, ringförmige Standfläche wird zum einen
eine hohe Standsicherheit für die Flasche erzielt und zum anderen kann bei
einer entsprechenden radialen Erstreckung das Gewicht der Flasche beim
manuellen Transport gleichmäßiger über die Handfläche verteilt werden. Die
untere Grenze der radialen Erstreckung sollte deshalb bei 20 mm liegen und
vorzugsweise größer 30 mm sein. Damit der Wert von 0,8mal äußerer
Durchmesser für den Standkreisdurchmesser sicher erreicht wird, ist der
Übergang vom zylindrischen Teil zur Standfläche klein zu halten, wobei der
herstellungsbedingte Grenzwert für den Radius der Abrundung bei etwa 10 mm
liegt. Für die üblichen Herstellverfahren ergibt sich ein Radius von etwa
25 mm.
Die Griffsicherheit der erfindungsgemäßen Bodenform wird durch die an die
Standfläche anschließende ebene, rotationssymmetrische Greiffläche
erreicht, die am Übergang zur Standfläche eine Abrundung aufweist. Damit
ein Abrutschen sicher verhindert wird, muß diese Greiffläche einen
bestimmten Steigungswinkel und eine bestimmte Mindesthöhe aufweisen. Der
Steigungswinkel ist hier definiert als der Winkel zwischen der Greiffläche
und der Standflächenebene in Richtung der Wölbung. Die erforderliche
Mindeststeigung beträgt 60 Grad, wobei bedingt durch die Anatomie der
menschlichen Hand die Griffsicherheit mit steigendem Winkel zunimmt.
Vorteilhaft sind Werte größer 90 Grad, die aber nur mit erhöhtem Aufwand
bei der Herstellung zu realisieren sind. Die erforderliche Mindesthöhe, die
hier als parallel zur Flaschenachse liegend verstanden wird, beträgt 10 mm,
vorteilhafter sind Werte von 12 mm und mehr. Die Wölbungshöhe ist kein
Merkmal der erfindungsgemäßen Bodenform, da sie durch die TRG 310
festgelegt ist. Der Übergang von der Standfläche zur Greiffläche darf im
Hinblick auf die Verletzungsgefahr nicht scharfkantig sein und weist des
halb eine Abrundung auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur spanlosen Herstellung eines nach innen
gewölbten Bodens mit den vorher beschriebenen Merkmalen aus einem
zylindrischen oder prismatischen Körper ist dadurch gekennzeichnet, daß das
Material zunächst axial parallel zur Körperachse und anschließend im
wesentlichen radial vom Kernbereich in den Mantelbereich verdrängt wird.
Dieser Ausgangskörper kann ein Vollblock sein, der zu einer Napfform warm
gepreßt und dessen Bodenbereich nach dem Abstrecken der Wand in einem
Gesenk zu einem nach innen gewölbten Boden kalt oder warm umgeformt wird.
Es kann aber auch ein durch Warmumformung hergestellter einseitig
geschlossener, langgestreckter Hohlkörper sein, dessen Bodenbereich durch
ein zusammenwirkendes Innen- und Außenwerkzeug umgeformt wird. Im
einfachsten Falle ist dieser Hohlkörper ein Rohrabschnitt, dessen Wanddicke
im Bereich eines offenen Endes durch Anstauchen verdickt und anschließend
dieser Bereich auf einer Schmiede- oder Spinningmaschine zu einem konvex
gewölbten Vorboden umgeformt und verschweißt wird und dieser Vorboden
mittels Preßwerkzeuge zu einem nach innen gewölbten Boden weiter umgeformt
wird. Dabei ist wesentlich, daß bei dem Vorboden ausreichend Material im
Bodenmittenbereich angehäuft wird, das bei der anschließenden weiteren
Umformung in einem gleichen oder größer werdenden Fließwinkel in Richtung
Zylinderwand verdrängt wird. Diese große Materialverdrängung ist
erforderlich, da ansonsten die ebene Standfläche in der Nähe des
zylindrischen Teiles nicht angeformt werden kann. Dabei ergibt sich bei
gleichem Fließwinkel eine gleiche Wanddicke für den Boden über den gesamten
Wölbungsbereich. Bei größer werdendem Fließwinkel nimmt die Wanddicke des
Bodens von der Bodenmitte aus in Richtung zylindrischer Teil zu, wobei
diese Zunahme im Bereich zwischen 10 bis 40% liegt.
Um den Bereich im Bodenzentrum hinsichtlich der Materialverdrängung nicht
überkritisch zu beanspruchen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die
Außenoberfläche des Bodens im Bodenzentrum mit einer konvexen Krümmung
linsenartig anzuformen, die dann absatzlos in die konkav gekrümmte
Wölbungsfläche übergeht. Dabei liegt der Durchmesser dieses linsenartigen
Vorsprunges im Bereich zwischen 8-25% des äußeren Durchmessers der
Flasche.
Die für die Anstauchung des Rohrabschnittes und die Anformung des konvex
gewölbten Vorbodens erforderliche in das Material eingebrachte Wärme kann
vorteilhafterweise anschließend für die endgültige Anformung des Bodens
verwendet werden. Damit wird im Regelfall eine Nachwärmung des
Bodenbereiches überflüssig. Je nach Werkstoff und Größe der Flasche kann
aber eine Nachwärmung des Bodenbereiches trotzdem erforderlich sein.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung näher erläu
tert.
Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfinderische Form eines nach innen
gewölbten Bodens (Konkavboden)
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 ist in einem Teillängsschnitt einer Flasche ein
Ausführungsbeispiel der erfinderischen Bodeform eines nach innen gewölbten
Bodens 1 dargestellt. Dieser Boden 1 zeichnet sich durch eine ebene und
ringförmige Standfläche 2 aus, die rechtwinklig zur Flaschenachse 3 liegt.
Die radiale Erstreckung dieser ebenen Standfläche 2 ist durch einen Pfeil 4
angedeutet. Sie soll mindestens 20 mm betragen und vorzugsweise größer 30
mm sein. Die Größe des Standkreisdurchmessers diess Bodens 1 ist mit Pfeil
5 gekennzeichnet. Er beträgt mindestens 0,8mal äußerer Flaschendurchmesser
(hier gekennzeichnet mit Pfeil 6). Die Standfläche 2 geht mit einer
radialen Abrundung 7 in den zylindrischen Teil 8 der Flasche über. Diese
Abrundung 7 liegt je nach Herstellverfahren in einem Bereich zwischen 10
und 30 mm. Die Wanddicke des zylindrischen Teils 8 ist mit Pfeil 9
gekennzeichnet. An die Standfläche 2 in Richtung Wölbungsfläche 10 schließt
sich eine ebene, rotationssymmetrische Greiffläche 11 an, wobei der
Übergang zur Standfläche 2 abgerundet ist. Diese Abrundung 12 beträgt
bei diesem Ausführungsbeispiel etwa 5 mm. Der Steigungswinkel beta 13 der
Greiffläche 11, hier definiert als der Winkel zwischen der Greiffläche 11
und der Ebene der Standfläche 2, liegt im Bereich zwischen 60 und 120°. Die
Höhe 14 der Greiffläche 11, die parallel zur Flaschenachse 3 liegt, soll
mindestens 10 mm betragen. An die Greiffläche 11 schließt sich die
Wölbungsfläche 10 an, die absatzlos sich bis zum Bodenzentrum 15 erstreckt.
Die Wanddicke im Bodenzentrum 15, hier gekennzeichnet mit Pfeil 16, sowie
die Wölbungshöhe, hier gekennzeichnet mit Pfeil 17, entspricht den
Vorschriften der TRG 310. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die
Wölbungsfläche 10 im Schnitt ellipsenförmig und verläuft nahezu parallel
zur Innenoberfläche 19 des nach innen gewölbten Bodens 1. Dabei liegt die
große Achse der Ellipsenform senkrecht auf der Flaschenachse 3. Der
parallele Verlauf der Außen 10- und Innenoberfläche 19 des Bodens 1 bedutet
eine annähernd konstante Wanddicke im gesamten Wölbungsbereich, d. h., daß
die Wanddicke am Ende der Wölbungsfläche 10, hier gekennzeichnet mit Pfeil
18, gleich der Wanddicke 16 im Bodenzentrum 15 ist.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei für
gleiche Flächen gleiche Kennzeichen verwendet worden sind. Diese Bodenform
unterscheidet sich von der in Fig. 1 dadurch, daß zur Vermeidung von
überkritischen Beanspruchungen im Bodenzentrum 15 bei der Herstellung
dieses Bodens, im Bereich des Bodenzentrums 15 eine linsenartig konvex
gewölbte Außenfläche 20 angeformt ist. Der Durchmesser 21 dieses
linsenartigen Vorsprunges liegt im Bereich zwischen 8 bis 25 Prozent des
äußeren Durchmessers 6 der Flasche.
In einem weiteren Merkmal unterscheidet sich dieses Ausführungsbeispiel von
der in Fig. 1. Die Außen 10- und Innenoberfläche 19 ist im Schnitt nahezu
kreisförmig, wobei die Außenoberfläche 10 stärker gekrümmt ist als die
Innenoberfläche 19. Dies hat zur Folge, daß die Wanddicke im
Wölbungsbereich vom Bodenzentrum in Richtung Zylinderwand zunimmt. In
diesem konkreten Beispiel bedeutet dies, daß die Wanddicke, hier
gekennzeichnet mit Pfeil 22, gemessen am Übergang von der konvex gewölbten
Fläche 20 im Bodenzentrum 15 zur Wölbungsfläche 10 kleiner ist als die
Wanddicke 18 am Ende der Wölbungsfläche 10. Diese Zunahme der Wanddicke
liegt im Bereich zwischen 10 bis 40 Prozent.
Claims (9)
1. Flasche aus einem metallischen Werkstoff zur Speicherung
von verdichteten Gasen, Sondergasen oder Gasgemischen mit
einem rotationssymmetrisch nach innen gewölbten Boden, dessen
äußerer Standkreisdurchmesser mindestens 0,8 maximal 1,0mal dem
äußeren Flaschendurchmesser ist und der mit einer radialen
Abrundung absatzlos in den zylindrischen Teil der Flasche übergeht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Standfläche (2) des Bodens (1)
eben, ringförmig und rechtwinklig zur Flaschenachse liegend
ausgebildet ist, wobei
der innere Standkreisdurchmesser durch den Übergang zur Wölbungs
fläche (10) begrenzt ist und daß zwischen der Wölbungsfläche (10)
und der Standfläche (2) eine ebene, rotationssymmetrische Greif
fläche (11), die am Übergang zur Standfläche (2) eine Abrundung (12)
aufweist, vorgesehen ist.
2. Flasche nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radiale Erstreckung (4) der Standfläche (2) mindestens
20 mm beträgt und der Radius der Abrundung (7) im Übergang zum
zylindrischen
Teil (8) gleich größer 10 mm ist.
3. Flasche nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Steigungswinkel (13) zwischen der Greiffläche (11) und der
Standflächenebene (2) im Bereich zwischen 60 bis 120 Grad liegt und die
axiale Höhe (14) der Greiffläche (11)
mindestens 10 mm beträgt.
4. Verfahren zur spanlosen Herstellung eines nach innen gewölbten Bodens
einer Flasche nach den Ansprüchen 1 bis 4, aus einem zylindrischen oder
prismatischen Körper mittels auf diesen einwirkender, entsprechend
geformter Werkzeuge,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material des den Boden bildenden Bereichs des Körpers zunächst
axial parallel zur Körperachse und anschließend im wesentlichen radial
vom Kernbereich in den Mantelbereich verdrängt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper ein Vollblock ist, der zu einer Napfform warm gepreßt
und dessen Bodenbereich nach dem Abstrecken der Wand in einem Gesenk
zu einem nach innen gewölbten Boden kalt oder warm umgeformt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper ein durch Warmumformung hergestellter einseitig
geschlossener, langgestreckter Hohlkörper ist, dessen Bodenbereich
durch ein zusammenwirkendes Innen- und Außenwerkzeug warm umgeformt
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hohlkörper zunächst an einem Ende in seiner Wanddicke
durch Anstauchen verdickt und anschließend dieser Bereich auf einer
Schmiede- oder Spinningmaschine zu einem konvex gewölbten Vorboden
umgeformt und verschweißt wird und dieser Vorboden dann mittels
Preßwerkzeugen zu einem nach innen gewölbten Boden weiter umgeformt
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Anformung des konvex gewölbten Vorbodens Material im
Bodenmittenbereich angehäuft, das bei der anschließenden weiteren
Umformung mit einem gleichen oder größer werdenden Fließwinkel in
Richtung Zylinderwand verdrängt wird, wobei ein größer werdender
Fließwinkel einer Zunahme der Wanddicke des Bodens von der Mitte zur
Zylinderwand entspricht.
9. Vorderwand nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenoberfläche des Bodens im Bodenzentrum mit einer konvexen
Krümmung linsenartig angeformt wird, die absatzlos in die konkav
gekrümmte Wölbungsfläche übergeht.
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DE3741628A1 true DE3741628A1 (de) | 1989-06-15 |
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ID=6342155
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19873741628 Withdrawn DE3741628A1 (de) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Flasche mit konkavboden und verfahren zur herstellung desselben |
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EP (1) | EP0374341B1 (de) |
DE (1) | DE3741628A1 (de) |
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