EP0686120B1 - Behälter aus metall, der durch inneren überdruck belastbar ist - Google Patents

Behälter aus metall, der durch inneren überdruck belastbar ist Download PDF

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EP0686120B1
EP0686120B1 EP94909025A EP94909025A EP0686120B1 EP 0686120 B1 EP0686120 B1 EP 0686120B1 EP 94909025 A EP94909025 A EP 94909025A EP 94909025 A EP94909025 A EP 94909025A EP 0686120 B1 EP0686120 B1 EP 0686120B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
notch
breaking point
recess
predetermined breaking
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP94909025A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0686120A1 (de
Inventor
Bernd Schrepfer
Hans-Helmut Reichmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaefer Werke GmbH
Original Assignee
Schaefer Werke GmbH
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by Schaefer Werke GmbH filed Critical Schaefer Werke GmbH
Publication of EP0686120A1 publication Critical patent/EP0686120A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0686120B1 publication Critical patent/EP0686120B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D77/00—Packages formed by enclosing articles or materials in preformed containers, e.g. boxes, cartons, sacks or bags
    • B65D77/22—Details
    • B65D77/225—Pressure relief-valves incorporated in a container wall, e.g. valves comprising at least one elastic element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D25/00—Details of other kinds or types of rigid or semi-rigid containers
    • B65D25/34—Coverings or external coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D7/00—Containers having bodies formed by interconnecting or uniting two or more rigid, or substantially rigid, components made wholly or mainly of metal
    • B65D7/42—Details of metal walls
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S220/00—Receptacles
    • Y10S220/01—Beer barrels

Definitions

  • the invention relates to a container made of metal, which is resilient due to internal overpressure and the hollow body which holds the filling material consists of a substantially cylindrical jacket and two outwardly curved end bottoms, at least one of the end bottoms having a shape, preferably as a so-called bottom cup protrudes from the floor arch, at least one container connection piece is provided, which is preferably seated in the formation or floor cup, and in at least one of the end floors a predetermined breaking point is integrated, which consists of a notch formed on the outside thereof.
  • Such containers are mainly used for the transport and storage of liquids and are mainly used in the beverage industry for the reception of beer or non-alcoholic beverages. They are intended for operating pressures which are usually between 0 and 7 bar overpressure.
  • These containers are either only equipped with stand or grip rings made of metal, plastic or rubber, or they are provided with a complete casing made of these materials, which then forms the stand and grip ring, but also covers the cylindrical casing of the container.
  • the containers of this type are increasingly being equipped with an integrated overpressure protection, which is even prescribed by the authorities for certain applications.
  • the overpressure protection is intended to prevent improper handling of the container as well as incorrect operation or malfunction pressure reducers, the internal pressure of the container can rise to very high values until it bursts. In other words: at a defined pressure distance from the maximum burst pressure of the container, the resulting excess pressure should be derived safely by automatically opening the predetermined breaking point in the container wall.
  • this predetermined breaking point is provided as a defined weakening at various points on the container wall, preferably in the form of a notch, as has already been mentioned above.
  • this predetermined breaking point designed as a notch it must be noted that the remaining residual thickness of the container wall is selected so large that it is still technically manageable on the one hand, but on the other hand the service life of the container is not reduced under operating conditions.
  • a container of this type has a predetermined breaking point in the floor cup, the opening pressure of which is approximately 50 to 70% of the bursting pressure of a container without a predetermined breaking point.
  • the technically manageable minimum remaining thickness of the container wall without affecting the operational fatigue strength of the container is around 25 to 30% of the normal surrounding wall thickness.
  • DE-OS 35 33 406 already starts from a container which has a metal inner bladder and a plastic sheath firmly connected to it and in which the predetermined breaking point also fulfills its function in the encased form.
  • the response pressure the influence of the plastic sheathing, which increases the predetermined breaking point, is relatively small in this case with 50 to 70% of the container bursting pressure, especially since the thickness of the sheathing is made as small as possible solely for reasons of material costs in the area of the floor cup.
  • the plastic coating has the advantage that corrosion influence (crevice corrosion) on the predetermined breaking point designed as a mechanically introduced notch as well as mechanical damage are prevented and that undesired manipulations at the predetermined breaking point which is not visible from the outside are practically excluded.
  • DE-OS 37 37 977 a container is also known in which a predetermined breaking point is intended to derive the impermissible excess pressure, which is arranged in the transition region of the curvature of an end base to the cylindrical container wall, that is to say in the region of the so-called base brim.
  • the response pressure of the predetermined breaking point is still around 60 to 70% of the bursting pressure of a container without a predetermined breaking point if the minimum remaining thickness in the area of the predetermined breaking point notch is still a technically manageable size of at least 20 to 25% of the initial wall thickness and the predetermined breaking point is also should have sufficient alternating pressure strength for the normal operating pressures of the container.
  • DE-OS 37 37 977 is basically based on an unclad container, i.e.
  • the response pressure increases by at least about 5 to 10 bar depending on the type and shape of the cover. Naturally, this pressure increase is directly dependent on the stability or the thickness of the cover.
  • a predetermined breaking point has a certain residual risk that you can break due to a material or production defect before the predetermined breaking point has taken over its safety function.
  • This residual risk increases as a direct function of the ratio of the response pressure of the predetermined breaking point to the nominal burst pressure of the container. Ie, the higher the response pressure of the predetermined breaking point, the greater the existing residual risk.
  • the invention is based on the object to further reduce the risk described above and for certain applications of the container to create an integrated in a bottom and designed as a notch predetermined breaking point, the response pressure is about 25% of the nominal burst pressure of a container without a predetermined breaking point, which but still has a technically controllable residual metal thickness of about 25% of the thickness of the surrounding metal wall surface and at which the maximum burst pressure is maintained even if the predetermined breaking point is covered by a sheathing or by stand or grip rings made of plastic or rubber is.
  • this complex task is fundamentally achieved in that the notch of the predetermined breaking point has different depths and at the same time has its maximum depth in that region of the end floor which, when subjected to a defined, exceeds the permissible operating pressure internal compression is subject to the greatest deformation.
  • the maximum depth of the notch is in the range of the maximum expansion of the end base and the position of the notch is arranged transversely to the direction of the maximum expansion of the end base.
  • the predetermined breaking point can be arranged both in the upper and in the lower end floor.
  • the response pressure is independent of this.
  • it can be an advantage to arrange the predetermined breaking point in the upper floor, because in the case of the standing positioning of the container when the predetermined breaking point responds, the pressure reduction via the compressed gas, which is generally located at the top, takes place faster than by pushing out the liquid in the container via a Breakage point in the lower end floor.
  • the predetermined breaking point opens with a residual metal thickness of 0.2 mm in the area of the notch and with a plastic coating at an overpressure of maximum 25 bar, this container without a predetermined breaking point has a burst pressure of 95 to 100 bar.
  • the casing also experiences a maximum expansion at this point and thus has the least influence on the increase in the opening pressure of the predetermined breaking point.
  • This effect is reinforced by the fact that the smallest wall thickness of the sheathing of the end floor is also located in this area.
  • the predetermined breaking point in the form of a notch is preferably produced using a cutting, rotating tool. However, it can also be removed by e.g. a laser device can be achieved.
  • the annularly closed notch preferably has opposite regions of different depths.
  • the surface area wholly or partially enclosed by the notch preferably has a diameter of approximately 15 to 25 mm.
  • the notches produced by laser processing or in some other way can also have other geometric shapes. E.g. they can enclose a partial circle with a circumference of 240 to 300 ° and also consist of a notch of constant depth. In any case, however, the notch should have a shape which, after opening the predetermined breaking point, does not tend to conduct the crack in the base of the notch over the edge of the notch into the end floor wall surface. This prevents the risk of the end floor tearing open.
  • the base cup of one or each end base is usually formed by a shape arranged centrally in the base arch. That is, the notch of the predetermined breaking point assigned to it is located at its maximum depth about the radius of the formation from the center of this base curvature.
  • Fig. 1 a trained as a beverage container 1 and resilient by internal pressure is shown, which consists of a thin-walled inner container made of metal, which is completely equipped with a casing 3 made of a partially foamed plastic.
  • the inner container 2 consists of two deep-drawn half-shells 2a and 2b, which are connected to one another by a central weld 4, and of a connecting sleeve 5.
  • the two half-shells 2a and 2b have an upper end plate 6a and a lower end plate 6b, each of which consists of there is a partial spherical surface 7a or 7b and a shape arranged centrally therein and designed as a so-called base cup 8a or 8b.
  • the formations 8a and 8b protrude outward from the envelope of the partial spherical surfaces 7a and 7b out and usually have a central flat surface 9a or 9b.
  • the connecting sleeve 5 is inserted into the surface 9a of the formation 8a in the upper end base 6a.
  • a predetermined breaking point designed as an annular notch 10 is arranged in the partial spherical surface 7a of the upper end base 6a near the transition 11 to the upper formation 8a. At this point, the area of greatest elongation of this end base 6a is located under the action of an internal pressure load on the inner container 2.
  • the partial spherical surface 7a in the vicinity of the transition region 11 to the base cup 8a has undergone a maximum of elongation and thus such an increase in tension that the predetermined breaking point has already opened in region 12 of the smallest remaining thickness of the notch or else at one still further pressure increase will occur.
  • the relatively thin-walled part of the casing 3 also breaks open after a slight increase in pressure , which covers the notch 10.
  • the predetermined breaking point which is thus fully open, can then safely release the excess pressure.
  • the lowest point 12 of the notch 10 is diametrically opposite the highest point 14. If the notch 10 is introduced by a rotating tool, it has proven to be advantageous to use this tool in such a way that, with a notch diameter D between 15 and 25 mm, the deviation ⁇ of the tool axis from the perpendicular to the wall surface 13 is approximately 1.0 to 1 Is 5 °.
  • the notch forming it extends in the area of the maximum expansion of the end base 6a transversely to the direction of this maximum expansion, so that it there at the point of its maximum depth 12 when the defined one is exceeded internal pressure in container 1 tears open.
  • the notch 10 has a circular shape, as can be seen in FIG. 2 of the drawing, with a maximum depth 12 of approximately 75% and a minimum depth 14 of approximately 25% of the normal thickness S of the surrounding wall surface 13 has.
  • the notch 10 of the predetermined breaking point for example by laser processing, is made as part of a circle with a circumferential angle between 240 to 300 °, then it is important to place the notch 10 on the partial spherical surface 7a or 7b of the end base 6a or 6b to apply that the bisector of this circumferential angle forms a tangent to a concentric circle on the partial spherical surface 7a or 7b of the end base 6a or 6b. In this case in particular, the notch 10 can then also have a constant depth dimension.
  • the notch 10 serving as overpressure protection or predetermined breaking point then naturally comes with its deepest point 12 to lie more or less far from the center of the partial spherical surface 7a in question at the base curvature of the end base 6b.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Behälter aus Metall, der durch inneren Überdruck belastbar ist und dessen das Füllgut aufnehmender Hohlkörper aus einem im wesentlichen zylindrischen Mantel und aus zwei nach außen gewölbten Endböden besteht, wobei mindestens einer der Endböden eine Ausformung aufweist, die Vorzugsweise als eine sogenannte Bodentasse aus der Bodenwölbung herausragt, wobei mindestens ein Behälteranschlußstutzen vorgesehen ist, der vorzugsweise in der Ausformung bzw. Bodentasse sitzt und wobei in wenigstens einen der Endböden eine Sollbruchstelle integriert ist, die aus einer an dessen Außenseite ausgebildeten Kerbe besteht.
  • Derartige Behälter werden hauptsächlich zum Transport und zur Lagerung von Flüssigkeiten benutzt und dabei vornehmlich in der Getränkeindustrie für die Aufnahme von Bier oder alkoholfreien Getränken eingesetzt. Sie sind dabei für Betriebsdrücke vorgesehen, die in der Regel zwischen 0 und 7 bar Überdruck liegen. Diese Behälter werden entweder nur mit Stand- oder Griffringen aus Metall, aus Kunststoff oder auch Gummi ausgestattet oder aber sie werden mit einer kompletten Ummantelung aus diesen Werkstoffen versehen, welche dann den Stand- und Griffring bildet, zusätzlich aber den zylindrischen Mantel des Behälters umhüllt.
  • Die Behälter dieser Art werden in zunehmendem Maße mit einer integrierten Überdrucksicherung ausgestattet, die für bestimmte Anwendungsfälle sogar behördlich vorgeschrieben ist.
  • Die Überdrucksicherung soll verhindern, daß bei unsachgemäßer Behandlung des Behälters sowie bei Fehlbedienung oder Funktionsausfall von Druckminderorganen der Behälterinnendruck bis zum Bersten auf sehr hohe Werte steigen kann. Mit anderen Worten: In einem definierten Druckabstand vom maximalen Berstdruck des Behälters soll auf gefahrlose Weise der entstandene Überdruck durch selbsttätiges Öffnen der Sollbruchstelle in der Behälterwandung abgeleitet werden. Diese Sollbruchstelle wird dabei nach dem Stand der Technik als eine definierte Schwächung an verschiedenen Stellen der Behälterwandung vorgesehen, und zwar vorzugsweise in Form einer Kerbe, wie das bereits vorstehend erwähnt wurde.
  • Bei der Ausbildung dieser als Kerbe gestalteten Sollbruchstelle muß beachtet werden, daß die verbleibende Restdicke der Behälterwandung so groß gewählt wird, daß sie einerseits noch technisch beherrschbar ist, andererseits aber auch die Gebrauchs-Dauerfestigkeit des Behälters unter Betriebsbedingungen nicht herabgesetzt wird.
  • Aus vorgenannten Gründen weisen die bisher bekanntgewordenen Lösungen noch einen relativ hohen Öffnungsdruck der Sollbruchstelle im Verhältnis zum Berstdruck des Behälters ohne Sollbruchstelle aus.
  • Nach DE-OS 35 33 406 weist ein Behälter dieser Art eine Sollbruchstelle in der Bodentasse auf, deren Öffnungsdruck bei etwa 50 bis 70% des Berstdrucks eines Behälters ohne Sollbruchstelle liegt. Als generelle Voraussetzung liegt die technisch beherrschbare minimale Restdicke der Behälterwand ohne Beeinträchtigung der Betriebs-Dauerfestigkeit des Behälters bei etwa 25 bis 30% der normalen umgebenden Wanddicke.
  • In einer millionenfach angewandten Variante der Ausgestaltung geht die DE-OS 35 33 406 schon von einem Behälter aus, welcher eine Metall-Innenblase und eine damit fest verbundene Kunststoffummantelung aufweist und bei der die Sollbruchstelle auch in der ummantelten Form ihre Funktion erfüllt. Der den Ansprechdruck der Sollbruchstelle erhöhende Einfluß der Kunststoff-Ummantelung ist in diesem Falle mit 50 bis 70% des Behälter-Berstdruckes relativ gering, zumal die Dicke der Ummantelung allein aus Gründen der Materialkosten im Bereich der Bodentasse möglichst klein ausgeführt ist. Die Kunststoffummantelung hat dabei den Vorteil, daß ein Korrosionseinfluß (Spaltkorrosion) auf die als eine mechanisch eingebrachte Kerbe ausgebildete Sollbruchstelle wie auch mechanische Beschädigungen verhindert werden und daß unerwünschte Manipulationen an der von außen nicht sichtbaren Sollbruchstelle praktisch ausgeschlossen sind.
  • Nach DE-OS 37 37 977 ist weiterhin ein Behälter bekannt, bei dem eine Sollbruchstelle den unzulässigen Überdruck ableiten soll, welche im Übergangsbereich der Wölbung eines Endbodens zur zylindrischen Behälterwandung, also im Bereich der sogenannten Bodenkrempe, angeordnet ist. Dabei liegt der Ansprechdruck der Sollbruchstelle noch bei etwa 60 bis 70% des Berstdrucks eines Behälters ohne Sollbruchstelle, wenn die minimale Restdicke im Bereich der Sollbruchstellen-Kerbung noch eine technisch beherrschbare Größe von mindestens 20 bis 25% der Ausgangs-Wanddicke aufweist und die Sollbruchstelle außerdem eine genügende Wechseldruck-Festigkeit für die normalen Betriebsdrücke des Behälters aufweisen soll. Dabei geht die DE-OS 37 37 977 aber grundsätzlich von einem nicht ummantelten Behälter, d.h. von einer in keiner Weise überdeckten Sollbruchstelle aus. Wird die Sollbruchstelle nach dieser Bauform aber durch eine Ummantelung, z.B. in Form eines Kunststoff-Mantels oder durch einen angeformten oder aufvulkanisierten Stand- oder Griffring aus Gummi abgedeckt, dann steigt der Ansprechdruck je nach Art und Form der Abdeckung um mindestens etwa 5 bis 10 bar an. Naturgemäß ist dieser Druckanstieg direkt abhängig von der Stabilität bzw. von der Dicke der Abdeckung.
  • Bei Behältern mit integrierter Überdrucksicherung in Form einer Sollbruchstelle besteht ein gewisses Restrisiko, das sie aufgrund eines Material- oder Produktionsfehlers zu Bruch gehen können, bevor die Sollbruchstelle ihre Sicherheitsfunktion übernommen hat. Dieses Restrisiko steigt in direkter Abhängigkeit des Verhältnisses vom Ansprechdruck der Sollbruchstelle zum nominellen Berstdruck des Behälters. D.h., je höher der Ansprechdruck der Sollbruchstelle ist, um so größer ist auch das bestehende Restrisiko.
  • Die bisher bekanntgewordenen Bauformen von Sollbruchstellen weisen bereits eine derart niedrige minimale Restdicke der Wandung im Bereich der Kerbe auf, daß diese aus Gründen der fertigungstechnischen Beherrschbarkeit und Dauerfestigkeit des Behälters unter Betriebsbedingungen nicht mehr weiter reduziert werden kann. Auch die Gefahr des Ausfalls durch mechanische Beschädigungen von außen läßt eine weitere Reduzierung nicht zu.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, zur weiteren Herabsetzung des vorstehend beschriebenen Risikos und für bestimmte Anwendungen der Behälter eine in einen Endboden integrierte und als Kerbe ausgebildete Sollbruchstelle zu schaffen, deren Ansprechdruck bei etwa 25% des nominellen Berstdruckes eines Behälters ohne Sollbruchstelle liegt, die dabei aber noch eine technisch beherrschbare Metall-Restdicke von etwa 25% der Dicke der umgebenden Metall-Wandfläche aufweist und bei der der maximale Berstdruck auch dann eingehalten wird, wenn die Sollbruchstelle durch eine Ummantelung oder durch Stand- bzw. Griffringe aus Kunststoff oder Gummi abgedeckt ist.
  • Diese komplexe Aufgabe wird erfindungsgemäß grundsätzlich dadurch gelöst, daß die Kerbe der Sollbruchstelle unterschiedliche Tiefen hat und dabei ihre maximale Tiefe in demjenigen Bereich des Endbodens aufweist, welcher bei Einwirkung einer den zulässigen Betriebsdruck überschreitenden, definierten inneren Druckbeanspruchung der größten Deformation unterliegt.
  • Besonders bewährt hat es sich dabei, wenn nach der Erfindung die maximale Tiefe der Kerbe im Bereich der maximalen Dehnung des Endbodens liegt und die Lage der Kerbe quer zur Richtung der maximalen Dehnung des Endbodens angeordnet ist.
  • Es stellt sich hierdurch der beträchtliche Vorteil ein, daß der Öffnungsdruck der Sollbruchstelle bei vorgegebener Restdicke ein Minimum beträgt. Durch Untersuchungen wurde festgestellt, daß die maximale Dehnung des Endbodens in dessen Kugelfläche, und zwar in unmittelbarer Nähe zur Ausformung der Bodentasse liegt und daß die maximale Dehnung des Endbodens an dieser Stelle in tangentialer Richtung auf einem konzentrischen Kreis auf der Kugelfläche des Endbodens auftritt.
  • Verständlicherweise kann die Sollbruchstelle sowohl im oberen als auch im unteren Endboden angeordnet werden. Der Ansprechdruck ist davon unabhängig. Es kann jedoch ein Vorteil sein, die Sollbruchstelle im oberen Boden anzuordnen, weil für den Fall der stehenden Positionierung des Behälters beim Ansprechen der Sollbruchstelle der Druckabbau über das in der Regel oben befindliche Druckgas schneller erfolgt als durch das Ausschieben der im Behälter befindlichen Flüssigkeit über eine Sollbruchstelle im unteren Endboden.
  • Versuche mit Sollbruchstellen der erfindungsgemäßen Art haben ergeben, daß in beiden Fällen keinerlei Gefährdungen von Personen durch austretendes Medium und/oder durch stoßartige Bewegungen des Behälters entstehen können.
  • Bei einer beispielhaften Anwendung der Erfindung an einem Getränkebehälter mit Metall-Wanddicken im Bereich der Sollbruchstelle von 0,8 bis 0,9 mm öffnet die Sollbruchstelle mit einer Metall-Restdicke von 0,2 mm im Bereich der Kerbe und mit Kunststoffummantelung bei einem Überdruck von maximal 25 bar, wobei dieser Behälter ohne Sollbruchstelle einen Berstdruck von 95 bis 100 bar aufweist.
  • Es hat sich gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung und Ausbildung der Sollbruchstelle auch die Ummantelung eine maximale Dehnung an dieser Stelle erfährt und damit dort den geringsten Einfluß auf die Erhöhung des Öffnungsdrucks der Sollbruchstelle aufweist. Dieser Effekt wird dadurch verstärkt, daß sich gerade in diesem Bereich auch die geringste Wanddicke der Ummantelung des Endbodens befindet.
  • Die Herstellung der Sollbruchstelle in Form einer Kerbe erfolgt vorzugsweise durch ein spangebendes drehendes Werkzeug. Sie kann aber auch durch Abtrag mittels z.B. einer Laser-Einrichtung erreicht werden. Vorzugsweise weist die ringförmig geschlossene Kerbe gegenüberliegende Bereiche unterschiedlicher Tiefe auf.
  • Der ganz oder teilweise durch die Kerbe umschlossene Flächenbereich hat je nach Ausgangsdicke der Metallwandung des Endbodens vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 15 bis 25 mm. Die durch Laserbearbeitung oder auf andere Art und Weise hergestellten Kerben können auch andere geometrische Formen haben. Bspw. können sie einen Teil-Kreis von 240 bis 300° Umfang einschließen und auch aus einer Kerbe gleichbleibender Tiefe bestehen. In jedem Falle soll aber die Kerbe eine Form aufweisen, welche nach Öffnen der Sollbruchstelle nicht dazu neigt, den Riß im Kerbengrund über den Kerbenrand in die Endboden-Wandfläche zu leiten. Der Gefahr eines Aufreißens des Endbodens wird hierdurch vorgebeugt.
  • Üblicherweise wird die Bodentasse eines oder jedes Endbodens von einer zentral in der Bodenwölbung angeordneten Ausformung gebildet. D.h., auch die Kerbe der ihr zugeordneten Sollbruchstelle liegt mit ihrer maximalen Tiefe etwa um den Radius der Ausformung vom Zentrum dieser Bodenwölbung entfernt.
  • Es ist jedoch durchaus - als Sonderfall - denkbar, die Ausformung des oder jedes Endbodens auch dezentral zur Bodenwölbung anzuordnen, so daß die hieran anschließende Kerbe der Sollbruchstelle mit ihrer maximalen Tiefe entsprechend mehr oder weniger weit vom Zentrum der Bodenwölbung entfernt zu liegen kommt.
  • Ein Beispiel für die Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1
    in Teilschnitt-Darstellung einen als vollständig ummantelten Getränkebehälter ausgebildeten, druckbelastbaren Metallbehälter,
    Figur 2
    in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt nach II in Fig. 1 und
    Figur 3
    in nochmals vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.
  • In Fig. 1 ist ein als Getränkebehälter 1 ausgebildeter und durch inneren Überdruck belastbarer Behälter dargestellt, welcher aus einem dünnwandigen Innenbehälter aus Metall besteht, der vollständig mit einer Ummantelung 3 aus einem teilweise aufgeschäumten Kunststoff ausgestattet ist.
  • Der Innenbehälter 2 besteht aus zwei tiefgezogenen Halbschalen 2a und 2b, die durch eine mittlere Schweißnaht 4 miteinander verbunden sind, sowie aus einer Anschlußmuffe 5. Die beiden Halbschalen 2a und 2b weisen einen oberen Endboden 6a bzw. einen unteren Endboden 6b auf, der jeweils aus einer Teil-Kugelfläche 7a bzw. 7b sowie einer in dieser zentrisch angeordneten und als sogenannte Bodentasse 8a bzw. 8b ausgebildeten Ausformung besteht. Die Ausformungen 8a und 8b ragen aus der Hüllkurve der Teil-Kugelflächen 7a und 7b nach außen heraus und weisen üblicherweise eine zentrische ebene Fläche 9a bzw. 9b auf. Die Anschlußmuffe 5 ist in die Fläche 9a der Ausformung 8a im oberen Endboden 6a eingesetzt.
  • In Fig. 2 ist dargestellt, daß eine als ringförmige Kerbe 10 ausgebildete Sollbruchstelle in der Teil-Kugelfläche 7a des oberen Endbodens 6a nahe dem Übergang 11 zur oberen Ausformung 8a angeordnet ist. An dieser Stelle befindet sich unter der Einwirkung einer inneren Druckbeanspruchung des Innenbehälters 2 der Bereich der größten Dehnung dieses Endbodens 6a. Wird der Behälter 1 einem Innendruck ausgesetzt, der deutlich über dem zulässigen Betriebsdruck liegt, dann beginnt ohne wesentliche Zunahme der Materialspannung in den Flächenbereichen 9a und 9b eine Deformation der als Bodentassen ausgebildeten Ausformungen 8a und 8b, weil zunächst einmal der in den Ausformungen dieser Bodentassen 8a und 8b enthaltene Materialvorrat durch Verformung bis zu dem Zeitpunkt aufgezehrt werden kann, in dem sich auch die Flächenbereiche 9a und 9b der Bodentassen 8a und 8b spannungsbedingt der Kugelform der umgebenden Teil-Kugelflächen 7a und 7b angeglichen haben.
  • Zu diesem Zeitpunkt hat dann die Teil-Kugelfläche 7a in der Nähe des Übergangsbereichs 11 zur Bodentasse 8a ein Maximum an Dehnung und damit eine solche Spannungszunahme erfahren, daß bereits ein Öffnen der Sollbruchstelle im Bereich 12 der geringsten Restdicke der Kerbe eingetreten ist oder aber bei einer noch weiteren Druckzunahme eintreten wird.
  • Sobald die Kerbe 10 an ihrer tiefsten Stelle 12 mit einer Restdicke S' von etwa 25% der Ausgangsdicke S der Metall-Wandfläche 13 (vgl. Fig. 3) geöffnet hat, bricht dann nach geringfügigem Druckanstieg auch der relativ dünnwandige Teil der Ummantelung 3 auf, welcher die Kerbe 10 abdeckt. Die somit völlig geöffnete Sollbruchstelle kann dann den Überdruck gefahrlos ablassen.
  • Nach Fig. 3 liegt der tiefsten Stelle 12 der Kerbe 10 die höchste Stelle 14 diametral gegenüber. Wird die Kerbe 10 durch ein rotierendes Werkzeug eingebracht, dann hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dieses Werkzeug so anzusetzen, daß bei einem Kerbendurchmesser D zwischen 15 und 25 mm die Abweichung α der Werkzeugachse von der Senkrechten zur Wandfläche 13 etwa 1,0 bis 1,5° beträgt.
  • Für die ordnungsgemäße Funktion der Überdrucksicherung bzw. Sollbruchstelle ist es wichtig, daß die sie bildende Kerbe sich im Bereich der maximalen Dehnung des Endbodens 6a quer zur Richtung dieser maximalen Dehnung erstreckt, so daß sie dort an der Stelle ihrer maximalen Tiefe 12 bei Überschreitung des definierten inneren Überdrucks im Behälter 1 aufreißt.
  • Bewährt hat es sich, wenn die Kerbe 10 eine Kreisform aufweist, wie sie in Fig. 2 der Zeichnung zu sehen ist und dabei eine maximale Tiefe 12 von etwa 75% sowie eine minimale Tiefe 14 von etwa 25% der normalen Dicke S der umgebenden Wandfläche 13 aufweist.
  • Wird die Kerbe 10 der Sollbruchstelle, bspw. durch Laser-Bearbeitung, als Teil eines Kreises mit einem Umfangswinkel zwischen 240 bis 300° ausgeführt, dann ist es wichtig, die Kerbe 10 auf der Teil-Kugelfläche 7a oder 7b des Endbodens 6a oder 6b so anzulegen, daß die Winkelhalbierende dieses Umfangswinkels eine Tangente auf einem konzentrischen Kreis auf der Teil-Kugelfläche 7a oder 7b des Endbodens 6a oder 6b bildet. Besonders in diesem Falle kann dann die Kerbe 10 auch ein gleichbleibendes Tiefenmaß aufweisen.
  • Abweichend von dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel kann es sich - für Sonderfälle - auch als zweckmäßig erweisen, bspw. die Ausformung 8b im unteren Endboden 6b des Innenbehälters 2 nicht zentral in der Teil-Kurgelfläche 7b anzuordnen, sondern sie vielmehr dezentral zur Bodenwölbung einzuformen. Die als Überdrucksicherung bzw. Sollbruchstelle dienende Kerbe 10 kommt dann natürlich mit ihrer tiefsten Stelle 12 entsprechend mehr oder weniger Weit vom Zentrum der betreffenden Teil-Kugelfläche 7a an der Bodenwölbung des Endbodens 6b zu liegen.

Claims (8)

  1. Behälter (1) aus Metall, der durch inneren Überdruck belastbar ist und dessen das Füllgut aufnehmender Hohlkörper aus einem im wesentlichen zylindrischen Mantel und aus zwei nach außen gewölbten Endböden (6a und 6b) besteht,
    wobei mindestens einer der Endböden (6a und 6b) eine zentrale Ausformung (8a und 8b) aufweist, die vorzugsweise als eine sogenannte Bodentasse aus der Bodenwölbung (7a oder 7b) herausragt,
    wobei mindestens ein Behälteranschlußstutzen (5) vorgesehen ist, der vorzugsweise in der Ausformung (8a) bzw. der Bodentasse sitzt,
    und wobei in wenigstens einen der Endböden (6a und 6b) eine Sollbruchstelle integriert ist, die aus einer an dessen Außenseite ausgebildeten Kerbe (10) besteht,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kerbe (10) der Sollbruchstelle unterschiedliche Tiefen (12, 14) hat und dabei ihre maximale Tiefe (12) in demjenigen Bereich des Endbodens (6a) aufweist, welcher bei Einwirkung einer den zulässigen Betriebsdruck überschreitenden, definierten inneren Druckbeanspruchung der größten Deformation unterliegt.
  2. Behälter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die maximale Tiefe (12) der Kerbe (10) im Bereich der maximalen Dehnung des Endbodens (6a oder 6b) liegt und die Lage der Kerbe (10) quer zur Richtung der maximalen Dehnung des Endbodens (6a oder 6b) angeordnet ist.
  3. Behälter nach einem der Ansprüche 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich die maximale Tiefe (12) der Kerbe (10) in der Teil-Kugelfläche (7a oder 7b) des Endbodens (6a oder 6b) in unmittelbarer Nähe des Übergangs (11) zu der die Bodentasse bildenden Ausformung (8a oder 8b) befindet.
  4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kerbe (10) eine Kreisform hat und eine maximale Tiefe (12) von etwa 75% sowie eine minimale Tiefe (14) von etwa 25% der umgebenden Wandfläche (13) aufweist.
  5. Behälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kerbe (10) als Teil eines Kreises von 240 bis 300° Umfangswinkel ausgebildet ist und dabei die Winkelhalbierende dieses Umfangswinkels eine Tangente auf einem konzentrischen Kreis auf der Teil-Kugelfläche (7a oder 7b) des Endbodens (6a oder 6b) bildet.
  6. Behälter nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kerbe (10) durch eine Laser-Bearbeitung hergestellt ist und ein gleichbleibendes Tiefenmaß aufweist.
  7. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bodentasse von einer zentral in der Teil-Kugelfläche (7a oder 7b) des Endbodens (6a oder 6b) angeordneten Ausformung (8a oder 8b) gebildet ist.
  8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausformung (8a oder 8b) dezentral in der Teil-Kugelfläche (7a oder 7b) des Endbodens (6a oder 6b) angeordnet ist, und daß die ihr als Überdrucksicherung bzw. Sollbruchstelle zugeordnete Kerbe (10) mit ihrer tiefsten Stelle (12) entsprechend mehr oder weniger weit vom Zentrum der Teil-Kugelfläche (7a oder 7b) liegend vorgesehen ist.
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