HU213239B - Holder made of metal plate - Google Patents

Description

A találmány tárgya fémlemezből, például bádoglemezből készült tartály, amelynek alaplapja és annak kerületi peremétől kiinduló hengeres palástfala van, amely alkotóirányú, keskeny, konkáv palástidomokat tartalmaz. A találmány szerinti tartály főleg előkészített ételek és italok tárolására szolgál, és felül fedéllel van lezárva.

A hasonló tartályok előállítása és használata, tárolása és szállítása során a tartályok különböző terheléseknek vannak kitéve. A palástfal peremének kialakításakor, a lezárás kettős zárószegélyének formálásakor stb. például a palástfal tengelyirányú nyomásnak van kitéve. Az elkészített étel tárolására szolgáló, feltöltött és lezárt tartály például kezdetben külső túlnyomásnak lesz kitéve, amikor gőzt nyomnak a lepárló edénybe. Ez okból a tartály palástfala körül körbefutó peremet képeznek ki, amely a palástfalon belüli gyűrűfeszültség reakciója révén a túlnyomás jelentős részét felveszi. Ugyanakkor a tartály fedelének és alaplapjának kismértékű elhajlása is megfigyelhető. Mivel a maximális megengedhető gyűrűfeszültség az anyagvastagság függvénye, a palástfal vastagságának csökkentését a fenti túlnyomással kapcsolatos követelmény korlátozza.

A találmánnyal az egyik célunk tehát olyan fémlemezből készült tartály kialakítása, amely az oldalfalak - palástfal - befelé hajlásával elért térfogatcsökkentés és ezzel összefüggő belső nyomásnövekedés által a túlnyomásból adódó külső és belső nyomáskülönbséget mérsékelni képes. Az alap és a fedél elhajlásához képest a palástfal elhajlása azzal az előnnyel jár, hogy a palástfal, illetve az oldalfalak lényegesen nagyobb hajlítható felszínnel rendelkezhetnek, így nagyobb térfogatváltozást és nyomáskülönbség-csökkentést tudnak elérni.

A tartályok továbbá hőmérsékleti hatások által is különböző igénybevételeknek vannak kitéve. A hőmérséklet-növekedés következtében fellépő hőtágulás különbsége a tartály tartalma és a tartályfal anyaga között adott esetben 700%. Ezért a tartályba a tartály tartó hőtágulásának biztosítása érdekében a maximális tartálytérfogatnál lényegesen kevesebb anyagot töltenek, így a tartály melegítése közben a hőtáguló tartálytartalom a tartályban lévő légtérfogatot összenyomja, és ez megvédi a tartályfalat a jelentős belső túlnyomás kialakulásától. Az ilyen „védő” légtérfogat hátránya azonban, hogy a töltési térfogat csökken, és ha a légtérfogatban oxigén is marad, ez adott esetben a termék tartósságát, illetve minőségét is veszélyeztetheti. A hagyományos tartályoknál az alaplapok és a felső lezárások általában koncentrikus hullámgyűrűkkel vannak ellátva, amelyek a fedél boltozódásszerű deformálódása révén biztosítják a térfogat-növekedést. Az ilyen fedelek, illetve alaplapok a lehűtés után csak részben nyerik vissza eredeti formájukat, tökéletesen nem relaxálódnak, így a tartály belsejében a technológiai folyamat végén ugyancsak kitöltetlen térfogat marad. További találmányi célkitűzésünk ezért olyan tartály kialakítása, amelynél csak minimális kihasználatlan térfogat marad a tartályon belül, ami ugyancsak azáltal érhető el, hogy a tartálytartalom térfogatnövekedését a kifelé történő elhajlásra képes oldalfalak, illetve palástfal veszi fel. Ezzel kapcsolatban is megállapítható, hogy a fedelek deformációja által történő térfogat-növeléshez képest azért kedvezőbb az oldalfalak elhajlása, mert ez nagyobb mértékű térfogatváltozások kompenzálását teszi lehetővé.

Amikor a technológiai folyamat során a tartályok elérik a végső hőkezelési hőmérsékletet, a tartályon belül gyakran 4,5 atm körüli nyomás mérhető. A tartályok felfokozott hőmérsékleten maradnak mindaddig, amíg a bevitt hő nem lesz teljesen a tartálytartalmon átvezetve. Ezen a ponton az edényt, miközben általában 2 atm körüli nyomáskülönbséget tartanak fent, lehűtik annyira, hogy a tartályokat a lepárló edényből atmoszferikus környezetbe helyezhessék át. Eközben a belső nyomás jelentősen túllépheti a külső nyomást. A hagyományos tartályok ezt a túlnyomást a palástfalon belüli kiegyenlítetlen gyűrűfeszültség kialakításával és az alaplap és zárófedél elhajlításával ellensúlyozzák.

Ezzel összefüggésben a találmánnyal további célunk a palástfal kifelé történő hajlíthatóságának biztosítása olyan mértékig, hogy a palástidomokon belüli lokalizált gyűrűerők elegendőek legyenek a túlnyomás felvételére anélkül, hogy permanens deformáció alakulna ki. A palástfal kívánt kifelé hajlítása jelentős térfogatnövelést tud eredményezni.

A technológiai folyamat befejezése után a termék fokozatosan környezeti hőmérsékletre hűl le. Ez eltérő térfogatcsökkenést jelent a tartálytartalom és a tartályfal között, ami különösen jelentős abban az esetben, ha a tartály forrón lett feltöltve. Az ismert tartályoknál ez a jelenség részleges nyomáshiányt idéz elő a tartályon belül, mivel a fedél előzőleg kitágult és csak részben húzódik vissza, amivel szemben a gyűrűs peremen belül kialakult gyűrűfeszültség ellenhatást gyakorol.

A tartályokat általában tálcákra helyezve, egymás fölött több rétegben elrendezve szállítják. Az alsó tálcán lévő tartályokra tipikusan például 1780 N tengelyirányú terhelés eshet. A tartályok tengelyirányú teherbírása az oldalfalakon belüli gyűrűs peremek beiktatásával az egyenes oldalfalakkal rendelkező tartályokhoz képest mintegy 50%-kal csökkenhet.

A találmánnyal megoldandó további célkitűzésünk a fentiekkel kapcsolatban olyan tartály kialakítása, amelynek viszonylag egyenes palástfala van, amely tengelyirányú terhelésekkel szemben ellenálló, tehát jelentős tengelyirányú terhelés esetén is csak mérsékelt keresztmetszeti változást mutat. Ennek érdekében a hengeres palástfalszakaszok és a csatlakozó palástidomok között megfelelően maximált szöget bezáró átmenetet biztosítunk.

A vékony oldalfalakkal rendelkező tartályok szállítás közben sérülékenyek, és az eladási helyen történő tárolás és kiállítás során is behorpadásra hajlamosak, ezért az oldalfalak lokalizált megerősítést igényelnek.

Ismertek olyan tartályok, amelyeknél műanyagfúvással palástidomokat alakítanak ki, mivel a tartály nyaka és fedele nem engedi a tartályon belüli nyomásváltozásoknak megfelelő deformációt. Ilyen műanyag2

HU 213 239 B tartályokra - műanyagpalackokra - ismertet példákat az EP 0 279 628 számú közzétételi irat és a GB 2 188 272 számon közrebocsátott brit szabadalmi bejelentés. Mindkét publikációból olyan megoldások ismerhetők meg, amelyeknél a palack nyakát olyan vállrész hordozza, amely lényegében hengeres palástfalrészhez kapcsolódik, ahol a hengeres palástfalrész rugalmas palástidomok sokaságával rendelkezik, amelyek egymáshoz rúd alakú bordákon keresztül kapcsolódnak, amelyek a palack magasságának mintegy felét töltik ki. Ezeket a bonyolult formákat könnyen ki lehet alakítani termoplasztikus anyag hívásával, de igen nehéz lenne alkalmazni fémlemezből készült tartályokra, hiszen a fém hidegalakíthatósága korlátozott és lényegesen merevebb.

A fent említett dokumentumokból megismerhető palackoknál a vállrészen vagy a palástfa] felső részén gyűrűs peremek sorakoznak, és ezek a szakaszok nem képesek az adott esetben szükséges tartálytérfogat-növelés biztosítására, továbbá csökkentik a tengelyirányú terhelhetőséget, ami különösen a palackok tárolásakor, rakodásakor jelentkező igénybevételek szempontjából kedvezőtlen.

A 0 246 156 közzétételi számú EP szabadalmi bejelentés olyan, szögletes keresztmetszetű palackot ismertet, amely nagy sűrűségű polietilén műanyag fúvásával készül, és nyakrészt, a nyakrészt hordozó vállrészt és alsó hengeres palástfalszakaszt tartalmaz. A vállrész sima felületű szögletes keresztmetszetű felső gyűrűszakaszba megy át, amely sík oldalain elliptikusán hajlítható felületidomokkal ellátott oldalfal-szakaszon keresztül egy alsó gyűrűszakaszhoz kapcsolódik. Az ételek és italok tárolására tömeggyártásban előállított tartályok többnyire hengeresek, mivel a kör alakú peremek kettős zárószegéllyel történő megbízható csatlakoztatása a palástfalhoz hengeres kialakítás esetén egyszerűbb, mint például a sózott marhahúskonzerveknél alkalmazott szögletes formánál. Az utóbb említett EP szabadalmi bejelentésből megismerhető tartály szerkezet további hiányossága, hogy nem biztosítja a fém palástfal számára az ételtermékek előállítása során szükséges befelé történő hajlíthatóságot.

Az EP-00 68 334 lajstromszámú európai szabadalmi leírásból olyan hengeres papírtartály ismerhető meg, amelyben fémfólia réteg van elrendezve. A hengeres palástfal alul és felül hengeres szakaszokkal rendelkezik, amelyeket alkotóirányú palástidomok sokasága köt össze. Az alkotóirányú palástidomok egymáshoz lineáris hajtási él mentén kapcsolódnak. A palástidomok eredetileg konvex profillal rendelkeznek, a tartály feltöltése után pedig „kisimulnak”, folyamatos palástfelületet képeznek. A papír oldalfalon végrehajtott hajtási művelet azonban fémlemezből készült palástfal esetén nem alkalmazható, hiszen a vékony fémlemez a hajlítási éleket viszonylagos merevsége miatt nem viseli el, a „temper 4” típusú acél vagy vasalt oldalfalak éles hajtási vonalak hatására megrepedhetnek. Hátrányos továbbá, hogy töltés után görbítési műveletek nem ajánlatosak.

A GB-703 836 lajstromszámú brit szabadalmi leírás olyan fémtartályokat ismertet, amelyek alaplappal integrált kialakítású oldalfallal rendelkeznek. Az oldalfalak kúpos vagy hengeres, adott esetben szögletes vagy ovális keresztmetszetű palástfalak alkothatnak. Valamennyi példánál közös jellemző, hogy az oldalfalak kerületi peremmel, a kerületi perem belsejétől függő kialakítású hengeres szakasszal, a hengeres szakasztól függő kialakítású palástrésszel, valamint konvex bordák és konkáv hornyok sokaságával rendelkezik, ahol a konvex bordák és konkáv hornyok szinusszerűen hullámos keresztmetszeti profilt képeznek. A tartályfal a fedélhez kapcsolódó felső hengeres szakasszal zárul.

Jóllehet a szabadalmi leírás nem tér ki a konvex bordák és konkáv hornyok szerepének magyarázatára, feltételezhető, hogy ezek feladata a feltöltött tartályok tengelyirányú terhelhetőségének növelése a megbízható tárolás és szállítás biztosítása céljából. A bordák és hornyok kerületi kiterjedése ugyanakkor nem elegendő arra, hogy a korábbiakban említett technológiai műveletek miatt szükséges táguláshoz, kihajláshoz jelentős mértékben hozzájáruljon.

A találmánnyal célunk az ismert megoldások fent említett hiányosságainak kiküszöbölése, olyan tartályszerkezet kialakítása, amely lehetővé teszi vékony fémlemezből készült tartályok étel és ital tárolására történő megbízható kialakítását, biztosítja a technológiai lépések, valamint a szállítás és tárolás során fellépő hő- és mechanikai igénybevételekkel szembeni ellenállóképességet, és előállítása viszonylag alacsony ráfordítással megoldható.

A kitűzött feladat megoldására olyan fémlemezből készült tartályt alakítottunk ki, amelynek alaplapja és annak kerületi peremétől kiinduló hengeres palástfala van, amely egymáshoz illesztett oldalakkal elrendezett keskeny, alkotóirányú, konkáv palástidomokat tartalmaz, amelyek a palástfal alsó és felső hengeres palástfal szakaszai között helyezkednek el. A találmány lényege, hogy a palástidomok rugalmas kialakításúak, szélességük a tartály forgástengelyéből nézve 8-30’ középponti szögnek megfelelő, és egymáshoz konvex gerincfelület mentén kapcsolódnak, továbbá a tartály kerületi hossza a palástidomok magasságában megegyezik annak a képzeletbeli körnek a kerületével, amelynek középpontja a tartály forgástengelyére esik, és sugara a palástidomokat összekapcsoló konvex gerincfelületek gerincvonalának forgástengelytől való távolságával közel egyenlő.

A konvex gerincfelületek gerincvonalának a tartály forgástengelyétől mért távolsága előnyösen a palástfal alsó és felső hengeres palástfalszakaszainak sugarával egyenlő.

Célszerű lehet a tartályt úgy is kialakítani, hogy a konkáv palástidomok alul és felül ferde átmeneti felületrészben végződnek, amelyek a palástfal felső és alsó hengeres palástfal-szakaszainak alkotóival 150° és 177° közötti szöget zárnak be.

A konkáv palástidomok forgástengelyre merőleges síkban vett metszeti profilja előnyösen ívelt vagy sokszög alakú.

A konvex gerincfelületek belső görbületi sugara

HU 213 239 B célszerűen a felső és alsó hengeres palástfalszakaszok sugarának 5%-ánál nem nagyobb.

A találmány szerinti tartály előnyös változatánál a palástfal alsó hengeres palástfalszakasza konvex metszeti profillal kialakított gyűrűs alsó peremrésszel kapcsolódik az alaplaphoz.

A felső hengeres palástfalszakasz előnyösen csökkenő átmérőjű nyakrésszel csatlakozik egy kifelé hajló felső peremhez.

Az alaplap és a palástfal célszerűen fémlemezből, egyetlen munkadarabként van préselve.

A palástfal falvastagsága az alaplap falvastagságánál előnyösen kisebb.

Feldolgozott étel tárolására szolgáló tartály esetén a palástfal előnyösen 12-24 konkáv palástidomot tartalmaz.

A palástfal célszerűen például 15 db konkáv palástidommal rendelkezik.

Szénsavas ital tárolására szolgáló tartálynál a palástfal konkáv palástidomainak száma 24 és 45 közötti.

A találmány szerinti tartályok előnyösen mélyhúzással készíthetők, úgy, hogy az alaplap és a palástfal a vékony fémlemezből egy darabként van kialakítva. A palástfal vastagsága az alaplap falvastagságához képest vasalási művelettel csökkenthető. A palástfal adott esetben henger alakra hajlított lemezdarabból is készülhet, amelyet aztán például hegesztéssel kapcsolunk az alaplaphoz. A palástidomokat és a konvex gerincfelületeket azután a hegesztett hengerben alakítjuk ki.

A találmány a kialakított hengeres félkész tartályból minimális megmunkálási anyag-igénybevétellel történő tartályformálást tesz lehetővé.

A tartályokat általában olyan termékkel töltik meg, amely az előállítást követően, szobahőmérsékletre történő hűtéssel veszi fel szilárd halmazállapotát. Ezért gyakori probléma, hogy amikor a fogyasztó a tartály fedőlapját eltávolította, nehézkes a tartálytartalom teljes mennyiségének kivétele, mivel a termék a palástfal belső felületéhez tapad, és beékelődik belső vájatokba, amelyek a palástfal belső felületében a gyűrűs bemunkálásoknál vannak.

A találmány előnyös hatása ezzel a problémával összefüggésben, hogy a tartálytartalom minimális veszteséggel történő eltávolítását teszi lehetővé, ami az alábbi két mechanizmusnak köszönhető: egyrészt a tartály keresztmetszeti változása a palástfal mentén korlátozott, másrészt a tartály felnyitása után a belső nyomáshiány megszűnik, így a palástfal kifelé visszahajlik az eredeti hengeres formára.

Ismertek olyan tartályok, amelyek viszonylag nagy felületű oldalfali palástidomokkal rendelkeznek. A tapasztalatok azt mutatják, hogy az ilyen tartályoknál gyakori a szállítórendszerben való összetorlódás, mivel a tartályszélesség a tartály mentén változó. További találmányi célkitűzés volt ezért az ilyen jellegű torlódás kockázatának kiküszöbölése, amit az alábbi három mechanizmussal értünk el: egyrészt a tartály alul és felül hengeres palástfalszakaszokkal rendelkezik, ami a tartályok pontos pozicionálását teszi lehetővé a különböző technológiai műveletek közben; másrészt a palástfal legszélesebb szakaszai a hengeres palástfalszakaszok átmérőjénél nem szélesebbek; harmadrészt pedig a tartály palástfala előnyösen páratlan számú palástidommal rendelkezik, így a tartályszélesség változásai minimálisak.

További előnyös hatás, hogy a palástidomokkal találmány szerint kialakított palástfal ellenálló az olyan műveletekkel kapcsolatos erőhatásokkal szemben is, mint például cédulák felragasztása vagy jelzések nyomtatása a palástfalra.

A találmányt a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük. A rajzon: az

1. ábrán a találmány szerinti tartály példakénti kiviteli alakjának részben kimetszett perspektivikus képét tüntettük fel; a

2a ábra az 1. ábra szerinti Π-ΙΙ metszet; a

2b ábra a 2a ábrának megfelelő metszetét mutatja akkor, amikor a tartály külső túlnyomásnak van alávetve; a

3. ábrán a találmány második példakénti kiviteli alakja látható, részben kimetszett perspektivikus nézetben; a

4a ábra a 3. ábra szerinti IV-IV metszetet mutatja; a 4b ábra a 4a ábra részletének nagyított képe; az

5. ábrán a találmány szerinti tartály harmadik példakénti kiviteli alakjának részben kimetszett perspektivikus nézete látható; a

6. ábra az 5. ábra részletének függőleges metszete;

a

7. ábrán a lezárt tartályokon belüli nyomás és az ezzel összefüggő térfogatváltozás függvényének diagramját mutatja az 1. ábrán látható találmány szerinti tartály és egy ismert, gyűrűs peremekkel ellátott tartály esetében; a

8. ábra a találmány szerinti tartály egy negyedik példakénti kiviteli alakjának félnézet-félmetszeti képe oldalnézetben; a

9. ábrán a 8. ábra X-X' keresztmetszete látható.

Amint az 1. ábrából kitűnik, a találmány szerinti 1 tartálynak 2 alaplapja és annak kerületéből kiinduló hengeres 3 palástfala van. A 2 alaplap a 3 palástfallal együtt előnyösen vékony fémlemezből, például ónozott lemezből (bádoglemezből), elektromos eljárással krómréteggel bevont acéllemezből vagy alumíniumötvözetből mélyhúzással van kialakítva, úgy, hogy a lemezvastagság 0,3 mm nagyságrendű. A 2 alaplap és a 3 palástfal méretét és alakját ezután vasalással alakítjuk, például úgy, hogy H magassága 113 mm, P átmérője 73 mm, a 3 palástfal t falvastagsága 0,093 mm, míg a 2 alaplap T falvastagsága marad 0,3 mm. A 3 palástfal 5 felső és 7 alsó hengeres palástfalszakasszal rendelkezik, amelyek L falvastagsága a t falvastagságnál valamivel nagyobb, például 0,155 mm.

A 3 palástfal felül 4 felső peremmel rendelkezik, amely az 1 tartály száját képezi. Az 5 felső hengeres palástfalszakasz és a 7 alsó hengeres palástfalszakasz közötti oldalaikkal egymáshoz illesztve 6 palástidomok helyezkednek el. Amint a 2a ábrán látható, a 6 palástidomok konkáv kialakításúak.

A 7 alsó hengeres palástfalszakasz 8 gyűrűs alsó

HU 213 239 B peremrészen át kapcsolódik a 2 alaplaphoz, amely a kerületi perem közelében 9 gyűrűs talpfelülettel rendelkezik. A 9 gyűrűs talpfelület körülveszi a 2 alaplap T falvastagságú 10 középső felületrészét. A 10 középső felületrészbe koncentrikusan sekély 11 gyűrűs hullámok vannak bemunkálva, amelyek lehetővé teszik a 2 alaplap belső túlnyomás hatására történő kisebb mértékű átmérő változását.

Amint a 2a-2b ábrákon látható, a 6 palástidomokat egymással 12 konvex gerincfelületek kötik össze. A 12 konvex gerincfelületek olyan hajtási ívek, amelyek belső r görbületi sugara az 5 felső és 7 alsó hengeres palástfalszakaszok P sugarának legfeljebb 5%-a. Az előző méretezési példánál maradva, ahol a P sugár - az említett 73 mm-es átmérő fele - 36,5 mm, az r görbületi sugár nem nagyobb, mint 1,83 mm, de olyan kicsi se lehet, hogy az a 3 palástfalban törésvonalszerű hajtási élet jelentsen. Azt mondhatjuk tehát, hogy az 1 tartály középső része - a 6 palástidomok magasságában hullámos keresztmetszetű profillal rendelkezik.

Amint a 2a ábrából kitűnik, a 6 palástidomok szélessége, vagyis a szomszédos 12 konvex gerincfelületek közötti távolság akkora, hogy az az 1 tartály forgástengelyéből nézve 24° körüli A középponti szöget jelent. Ez esetben tehát a 3 palástfal összesen tizenöt 6 palástidomot tartalmaz. Az említett A középponti szög természetesen ettől eltérő is lehet, előnyösen a 15-30° közötti szögtartományba esik. A 6 palástidomok száma ennek megfelelően 12 és 24 között változhat. Amint az 1. ábrán látható, a 6 palástidomok az 5 felső és 6 alsó hengeres palástfalszakaszokba enyhén ívelt átmeneti szakasszal mennek át, amelynek a 3 palástfal alkotójával bezárt K szöge célszerűen 150-177°. A 3 palástfal kerületi hossza az átmenet mentén előnyösen nem változik, amiből az következik, hogy a 6 palástidomok R görbületi sugara a 3 palástfal magasságában nem változik, és egyenlő az 5 felső és 7 alsó hengeres palástfalszakaszok P sugarának a 12 konvex gerincfelülethez tartozó belső r görbületi sugár kétszeresével csökkentett értékével, tehát R = P-2R.

Az 5 felső hengeres palástfalszakasz h₂ magassága és a 7 alsó hengeres palástfalszakasz Hj magassága a találmány szerint előnyösen kisebb, mint a 3 palástfal H magasságának 25%-a, sőt kedvező, ha a H magasság 10%-át sem éri el. Példánk esetében 1η =5 mm, h₂ = 5 mm, ahol a 3 palástfal H magassága 113 mm, átmérője 75 mm.

A 6 palástidomok E görbületi sugara előnyösen a 20-100 mm tartományba esik, ami azt jelenti, hogy a 6 palástidomok bemélyedése elég keskeny ahhoz, hogy a rugalmas hajlíthatóságot biztosítani tudják. A 2a ábrán látható példán az r görbületi sugár közelítőleg a 12 konvex gerincfelületek köré húzott képzeletbeli kör sugarával, vagyis az 5 felső és 7 alsó hengeres palástfalszakaszok P sugarával egyenlő, azaz 36 mm körüli.

A 6 palástidomok és a 12 konvex gerincfelületek olyan palástfalkonstrukciót biztosítanak, amely kellő tartást biztosít olyan tengelyirányú erőhatásokkal szemben, amelyek például a 3 palástfal peremezése vagy a lezáráshoz szükséges kettős zárószegély kialakítása során lépnek fel. A 2a ábra szerint kialakított palástfal tengelyirányú terhelhetősége a hagyományos bádogtartályok tengelyirányú terhelhetőségének mintegy kétszerese. A 6 palástidomok továbbá olyan rugalmas falfelületet biztosítanak, amely belső nyomás hatására képes rugalmas alakváltozással a belső tartálytérfogat megnövelésére. Ilyen deformációra például a tartálytartalom melegítésével járó technológiai műveletek során kerül sor. A tizenöt-tizenöt 6 palástidomok és 12 konvex gerincfelületet tartalmazó 3 palástfal mind a technológiai műveletek során jelentkező, mind a szállítás és raktározás közben fellépő mechanikai és hőhatásokból eredő igénybevételekkel szemben megfelelően ellenálló. Amint a 2b ábra szemlélteti, a külső túlnyomás hatására, például a hidrosztatikus főzőedényekben szokásos 2,5 atm túlnyomás esetén a 3 palástfal a 6 palástidomok magasságában ötszögszerű keresztmetszetre deformálódik, ami úgy jön létre, hogy minden harmadik 6 palástidom konvex irányban kihajlik, és ezáltal lehetővé teszi két középső 6 palástidom radiális irányban befelé történő elmozdulását. A külső túlnyomás megszűnésekor a 3 palástfal visszanyeri a 2a ábrán látható eredeti keresztmetszetét. A 2b ábra jól érzékelteti azt a jelentős térfogatváltozást, amelyet a találmány szerinti 1 tartály a tartálytartalom térfogatváltozásához igazodva biztosítani képes. A szerkezet alapján magától értetődő, hogy a 3 palástfal mentén a keresztmetszeti deformáció a 6 palástidomok középmagasságában a legnagyobb.

A fent ismertetett találmány szerinti 1 tartály 2 alaplapja és 3 palástfala első lépésben fémlemezből történő mélyhúzással készül, majd a 6 palástidomokat és 12 konvex gerincfelületeket célszerűen minimális anyagmegnyúlással alakítjuk ki.

A 3, 4a és 4b ábrák alapján tekintsük a találmány következő példaként változatát. Az itt látható találmány szerinti 21 tartálynak 22 alaplapja és 23 palástfala van, amelyek az előző kiviteli formához sok szempontból hasonlítanak. Lényeges különbség a 22 alaplap kialakításában, és a 23 palástfal 26 palástidomainak keresztmetszeti profiljában figyelhető meg.

A 23 palástfal az előző változathoz hasonló 24 felső peremmel rendelkezik, továbbá 25 felső és 30 alsó hengeres palástfalszakasza van. A 25 felső és 30 alsó hengeres palástfalszakaszok között alul-felül lekerekített végződésű 26 palástidomok helyezkednek el egymás mellett, 27 konvex gerincfelületek mentén egymáshoz kapcsolódva. A 26 palástidomok az előző példa szerinti 6 palástidomokhoz képest inkább sokszögkeresztmetszettel, például trapézhoz hasonló keresztmetszettel rendelkeznek. A kifelé konkáv kialakítást elsősorban a 4a és 4b ábrákon jól látható 29 ferde panelfelületek biztosítják. Egy-egy 26 palástidomon belül a 29 ferde panelfelületek közötti átmeneti szakasz 28 lekerekített átmeneti sávként van kialakítva. A 28 lekerekített átmeneti sávok belső r₂ görbületi sugara a 26 palástidomok közötti átmenetet biztosító 27 konvex gerincfelületek belső Γ] görbületi sugarával közel egyenlő.

A 26 palástidomok a 25 felső és 30 alsó hengeres

HU 213 239 B palástfalszakaszokba 31 ferde átmeneti felületrészekkel mennek át, amelyek a 21 tartály forgástengelyére merőleges síkkal előnyösen 60-87° közötti kj illetve k₂ szöget zárnak be. Utalunk az előző változattal kapcsolatban említett K szögre, amely a 6 palástidomokból való átmeneti szakasz alkotóval bezárt szögét jelentette, és a 150-177° szögtartományt javasoltuk. Ebből a szögtartományból a derékszöget levonva láthatjuk, hogy a k] és k szögekre javasolt szögtartomány ezzel a feltétellel analóg.

Ugyancsak az előzőekhez hasonlóan a 25 felső és 30 alsó hengeres palástfalszakaszok hj illetve h₂ magasságai a 23 palástfal H magasságának 25%-át nem haladják meg.

Amint a 3. ábrán látható, a 22 alapfal 32 középső felületrésszel rendelkezik, amelyet 33 gyűrűs talpfelület vesz körül. A 33 gyűrűs talpfelület ívelt konvex profillal van kiképezve.

A 22 alaplap és a 23 palástfal előnyösen egy darabként, fémlemezből történő mélyhúzással alakítható ki, amit vasalási művelet révén a 23 palástfal magasságának kívánt mértékű növelése követ. A 21 tartály mélyhúzással úgy is előállítható, hogy a falvastagságok a 22 alaplap és a 23 palástfal mentén lényegében azonosak. A 26 palástidomok és 27 konvex gerincfelületek kialakításának technológiai művelete a 21 tartály anyagában további érdemleges nyújtást nem okoz.

Ha a 23 palástfalat a mélyhúzási műveletet követően vasalással nyújtjuk, úgy a 23 palástfal vastagsága a 22 alaplap falvastagságánál kisebb lesz. Ez esetben a 22 alaplap a 23 palástfalnál lényegesen merevebb, így a különböző igénybevételek miatt szükséges térfogatváltozást fokozott mértékben a 23 palástfal biztosítja. A 23 palástfal a 26 palástidomok és 27 konvex gerincfelületek említett elrendezésének köszönhetően megfelelő rugalmas deformációra képes ahhoz, hogy a 21 tartály belső térfogata a termékfeldolgozás során, például ételek előkészítési és italok pasztörizálási műveletei közben szükséges térfogatváltozásokat biztosítani tudja.

A találmány 5. ábrán feltüntetett változata palástfalát tekintve az 1. ábra szerinti, alaplapja szempontjából pedig a 3. ábra szerinti kiviteli alakhoz hasonlít. A megfelelő alkatelemeket a korábbiaknál azonos hivatkozási számmal jelöltük.

Amint az 5. ábrából kitűnik, a 41 tartály 3 palástfalának 5 felső és 7 alsó hengeres palástfalszakasza van, amelyek között egymástól 12 konvex gerincfelületekkel elválasztott alkotóirányú, konkáv keresztmetszetű 6 palástidomok helyezkednek el. Az 5 felső hengeres palástszakasz kifelé hajló 42 felső peremhez 44 vállfelületen és 43 nyakrészen keresztül csatlakozik. A 44 vállfelület és a 43 nyakrész felfelé fokozatosan csökkenő átmérővel van kiképezve.

A 6. ábra mutatja, hogy a 43 nyakrész a 42 felső peremnél 46 kettős zárószegéllyel 45 lezáráshoz kapcsolódik. A 44 vállfelület, 43 nyakrész és 42 felső perem fenti kialakítása az alábbi előnyös hatásokkal jár:

- kisebb lezárásra van szükség;

- a 46 kettős zárószegély kerülete oldalirányban nem nyúlik túl a 3 palástfalon, ami a technológiai folyamatok közben történő továbbítás, valamint szállítás és tárolás szempontjából kedvező; és

- ugyanennek köszönhetően a 41 tartály egyenes vonalban görbíthető.

A 7. ábrán látható nyomás-térfogatváltozás függvénygörbék közül az (a) függvénygörbe az 1. ábra szerint kialakított tartályra, a (b) jelű görbe egy hagyományos tartályra vonatkozó mérési eredményeket mutat. A térfogatváltozást ml, a nyomásértéket psi (1 psi = 6,894x10³ Pa) mértékegységben tüntettük fel. Az ábrából jól látható, hogy a találmány szerinti tartály térfogatváltozása a tartályon belüli nyomásváltozásokat, azaz a tartálytartalom térfogatváltozásait is sokkal jobban követi. A hagyományos tartályoknál a belső nyomás növekedésének hatására jelentkező belső térfogatnövekedés elsősorban az alaplap és a fedél boltozatos alakváltozásának tulajdonítható, és a túlnyomás megszűnésekor a rugalmas relaxáció igen kis mértékű. A találmány szerinti megoldásnál a fellépő térfogatváltozás túlnyomórészt a palástfalnak, azon belül is a palástidomoknak köszönhető.

A találmány szerinti tartályoknál éppen a fenti tulajdonságnak köszönhetően lényegesen kisebb kitöltetlen térfogat („légtér”) marad a termék fölött, így az esetleg bent rekedt oxigén hatására fellépő oxidatív minőségromlás - például az élelmiszer megromlása valószínűsége is jobban kiküszöbölhető.

A találmány rajz alapján történő ismertetése során eddig a palástidomok ívelt vagy sokszög-keresztmetszetű kialakítását említettük. Megjegyezzük, hogy más konkáv keresztmetszeti formák is a találmány megvalósítását jelenthetik, így elképzelhető például fél-ellipszis vagy más hasonló keresztmetszet is. A palástidomok felső és alsó hengeres palástfalszakaszokba történő átmeneténél az ívelt és a ferde átmeneti felületeket említettük; ezzel kapcsolatban megjegyezzük, hogy az átmenet összetett görbe profillal is kialakítható.

A konkáv palástidomok és konvex gerincfelületek kialakítása célszerűen hajlítással történik, lehetőleg minimális helyi hajlítóterhelés alkalmazásával. Ez egyrészt azzal az előnnyel jár, hogy csökken a károsodás veszélye, másrészt lehetővé válik a tartályfal felületkezelése még hengeres állapotban, a felületi bemunkálásokat megelőzően, ami egyenletesebb rétegbevonat kialakítását teszi lehetővé.

A 8. ábrán a találmány szerint kialakított 51 tartály látható, amely 52 felső peremmel, annak belső kerületi vonalából kiinduló 53 nyakrésszel, a nyakrész folytatásában lévő, lefelé szélesedő 54 vállfelülettel, annak folytatásában lévő keskeny 55 felső hengeres palástfelület-szakasszal, az 55 felső hengeres palástfelület-szakasz alatt elhelyezkedő, a palástfal magasságának jelentős részét alkotó 56 palástidom-tartománnyal, keskeny 57 alsó hengeres palástfalszakasszal, és lefelé csökkenő átmérőjű 59 gyűrűs peremrészen keresztül az 57 alsó hengeres palástfalszakaszhoz kapcsolódó 58 alaplappal rendelkezik. Az 58 alaplapnak az 59 gyűrűs

HU 213 239 B peremrész alján 60 gyűrűs talpfelülete, és azon belül koncentrikusan elhelyezkedő 61 csonkakúpszegélye és boltozatos középső felületrésze van.

Az 56 palástidom-tartomány harminc egymáshoz illeszkedő keskeny 63 palástidomot foglal magában, amelyek kétoldalt 64 konvex gerincfelületekkel kapcsolódnak egymáshoz. A 63 palástidomok szélessége az 51 tartály forgástengelyéből nézve 12°-os középponti szögnek felel meg.

A 63 palástidomok konkáv ívének görbületi sugara példánk esetében 31 mm, tehát lényegében alig különbözik az 55 felső és 57 alsó hengeres palástfelület-szakaszok 32 mm-es sugarától.

A 8. ábrán látható 51 tartály elsősorban szénsavas italok befogadására alkalmas. Az ilyen „dobozos” szénsavas italoknál a gyártási technológia nem tartalmaz jelentős külső túlnyomást, így a „doboznak” nem kell befelé összenyomhatónak lennie, mint például ételkonzervek esetében.

A rajzon látható kiviteli példa harminc 63 palástidomot mutat, ami egy példakénti előnyös kialakítást jelent; szénsavas üdítőitalok és sörök tárolására kialakított 51 tartályoknál általában 24-45 db 63 palástidommal történő kialakítás javasolt, ami biztosítja a szállítási és tárolási igénybevételekkel szemben a megfelelő tengelyirányú teherbíró-képességet.

A 63 palástidomok és 64 konvex gerincfelületek példakénti kialakítása keresztmetszetben a 9. ábrán látható.

A 8-9. ábrák szerinti tartály változat előnyös tulajdonságai az alábbiak: a vékony palástfal nagyobb számú 63 palástidomra történő tagolásával a külső mechanikai behatásokkal szemben ellenállóbb, kevésbé sérülékeny szerkezetet kapunk. A javasolt szerkezet akár negyvenöt darab 63 palástidom esetén is kialakítható a palástfal anyagának érdemleges nyújtása, a palástfal csökkenése nélkül. A csökkentett szélességüknél fogva sekély konkáv 63 palástidomok ugyanakkor még mindig elegendő kihajlásra képesek az adott esetben szükséges térfogatnövelés biztosításához.

A nagyszámú 64 konvex gerincfelületnek köszönhetően a szerkezet tengelyirányú teherbírása növelhető, illetőleg azonos tengelyirányú terhelhetőség tartható fent kisebb palástfalvastagság mellett.

A 8-9. ábrákon bemutatott találmány szerinti 51 tartály példakénti kiviteli alakjánál a palástfal vastagsága a palástidomok magasságában 0,1 mm, az 53 nyakrész és az 55 felső hengeres palástfelület-szakasz magasságában 0,15 mm volt, az 58 alaplap 0,3 mm-es falvastagsága mellett. Ötven darab 51 tartályt tekintve az átlagos tengelyirányú teherbíró-képesség 1410 N, míg ugyanez az érték ötven hagyományos sima palástfelületű, azonos falvastagságú dobozoknál 1214 N volt.

A találmányt kisebb méretű, főleg ételek és italok tárolására szolgáló tartályokra hivatkozva ismertettük, megjegyezzük azonban, hogy nagyobb, például A10 méretű (átmérő 150 mm, magasság 180 mm) tartályokra és dobalakú tartályokra is alkalmazható. A találmány szerint kialakított tartályok kiindulási anyagaként különböző fémlemezek, így különösen bádoglemez, krómbevonattal ellátott acéllemez, különböző króm/krómoxid formátumok és alumíniumötvözetek lehetnek. Használható továbbá lakkbevonattal ellátott fémlemez vagy fémlemezből és műanyagrétegből álló összetett rétegszerkezet is. A műanyagréteg anyagaként alkalmazható például polietilén, tereftalát, polipropilén vagy nejlon.

Claims (12)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Fémlemezből készült tartály, amelynek alaplapja és annak kerületi peremétől kiinduló hengeres palástfala van, amely egymáshoz illesztett oldalakkal elrendezett keskeny, alkotóirányú, konkáv palástidomokat tartalmaz, amelyek a palástfal alsó és felső hengeres palástfal szakaszai között helyezkednek el, azzal jellemezve, hogy a palástidomok (6, 26) rugalmas kialakításúak, szélességük a tartály (1, 41) forgástengelyéből nézve 8-30° középponti szögnek (A) megfelelő, és egymáshoz konvex gerincfelület (12, 27) mentén kapcsolódnak, továbbá a tartály (1, 41) kerületi hossza a palástidomok (6, 26) magasságában megegyezik annak a képzeletbeli körnek a kerületével, amelynek középpontja a tartály (1,41) forgástengelyére esik, és sugara (P) a palástidomokat (6, 26) összekapcsoló konvex gerincfelületek (12, 27) gerincvonalának forgástengelytől való távolságával közel egyenlő.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a konvex gerincfelületek (12, 27) gerincvonalának a tartály (1,41) forgástengelyétől mért távolsága a palástfal (3, 23) alsó és felső hengeres palástfalszakaszainak (5, 7; 25, 30) sugarával egyenlő.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a konkáv palástidomok (6, 26) alul és felül ferde átmeneti felületrészben (31) végződnek, amelyek a palástfal (3, 23) felső és alsó hengeres palástfalszakaszainak (5, 7; 25, 30) alkotóival 150° és 177' közötti szöget (K) zárnak be.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a konkáv palástidomok (6, 26) forgástengelyre merőleges síkban vett metszeti profilja ívelt vagy sokszögalakú.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a konvex gerincfelületek (12, 27) belső görbületi sugara (r) a felső és alsó hengeres palástfalszakaszok (5,7; 25, 30) sugarának (P) 5%-ánál nem nagyobb.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a palástfal (3) alsó hengeres palástfalszakasza (7) konvex metszeti profillal kialakított gyűrűs alsó peremrésszel (8) kapcsolódik az alaplaphoz (2).
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a felső hengeres palástfalszakasz (5) csökkenő átmérőjű nyakrésszel (43) csatlakozik egy kifelé hajló felső peremhez (42).
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy az alaplap (2) és a palástfal (3) fémlemezből egyetlen munkadarabként van préselve.
9. 9. A 8. igénypont szerinti tartály, azzal jellemezve,

   HU 213 239 B hogy a palástfal (3) az alaplapnál (2) kisebb falvastagsággal rendelkezik.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy palástfala (3) 12-24 konkáv palástidomot (6, 26) tartalmaz és feldolgozott étel tárolására szolgáló tartályként van kialakítva.
11. 11. A 10. igénypont szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a palástfal (3) 15 db konkáv palástidommal (6, 26) rendelkezik.
12. 12. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a palástfal (3) 24—45 db

    5 konkáv palástidomot (6, 26) foglal magában és szénsavas ital tárolására alkalmas tartályként van kialakítva.