HU217677B - Műanyag tartály túlnyomás alatt lévő folyadékokhoz - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya műanyag tartály túlnyomás alatt lévő folyadékokhoz.A tartálynak lezárható belső üreget meghatározó műanyag teste van, atest középponti tengellyel definiált, görbe vonalú, R sugarú hengerestörzset (16) és vele egybefüggő alsó részt (18) tartalmaz, ahol azalsó rész (18) több, radiális irányban kinyúló lábbal (22) és a lábak(22) között átmenetet teremtő bordafalakkal (26) egybefüggőenkialakított fenékfallal (21) és a fenékfalból (21) lefelé kinyúló láb(22) végén kialakított támasztó talpfelülettel (24) van kiképezve,továbbá a támasztó talpfelületek (24) egy közös síkba (25) simulóanvannak elrendezve. Lényege, hogy a fenékfal (21) folyamatos sima,legalább részben gömbi felületű szerkezetet képez, anyagában, veleegybefüggően szimmetrikus elrendezésben négy, a középponti tengelyhezviszonyítva radiális irányban húzódó bordafal (26) van kialakítva,ahol a bordafalhoz (26) átlagosan mintegy 15° és mintegy 30° közöttiszögtartományú síkszög van rendelve, a lábak (22) 75° és 60° közöttiszögtartományú síkszöggel a bordafalak (26) közötti szögtartománytkitöltően vannak elrendezve, a támasztó talpfelület (24) külső széle aközépponti tengelytől 0,60R és 0,80R közötti nagyságú csúcstávolságonvan kialakítva, hozzá legalább 12° és legfeljebb 40° közöttiszögtartományú síkszög van rendelve, továbbá a lábak (22)mindegyikében a támasztó talpfelület (24) belső széle és a fenékfalnak(21) a középponti tengellyel átmetszett pontját körbevevő tartományközött húzódó alsó széllel van kiképezve, ahol az alsó szél folyamatosés lényegében sima felületű szerkezetet alkot, és az alsó szél atámasztó talpfelületeket (24) befogadó közös síkkal hegyesszögetbezáróan helyezkedik el, valamint a lábak (22) mindegyikében atámasztó talpfelület (24) külső széle és a hengeres törzs közötthúzódó külső oldalfallal van kialakítva, amelyben a támasztótalpfelületek (24) külső szélével szomszédosan 0,10R és 0,20R közöttsugarú, görbe felületű rész van kiképezve, amely a támasztótalpfelület (24) anyagához a középponti tengelytől a csúcstávolságonkapcsolódik. ŕ

Description

A találmány tárgya műanyag tartály túlnyomás alatt lévő folyadékokhoz, amely szilárdság, stabilitás és előállíthatóság szempontjából a tulajdonságoknak az eddig ismerteknél kedvezőbb kombinációját teszi lehetővé. A találmány továbbá eljárást javasol a tartály kialakítására, amellyel vízszintes felületen támasz nélkül stabilan megálló palack készíthető el. A találmány szerinti tartálynak lezárható belső üreget meghatározó, fröccsöntéssel vagy hívással készült műanyag teste van, a test középponti tengellyel definiált görbe vonalú, adott esetben meghatározott sugarú körhenger alakú hengeres törzset és vele egybefüggő alsó részt tartalmaz, ahol az alsó rész több, radiális irányban kinyúló lábbal és a lábak között átmenetet teremtő bordafalakkal egybefüggően kialakított fenékfallal és a fenékfalból lefelé kinyúló láb végén kialakított támasztó talpfelülettel van kiképezve, továbbá a támasztó talpfelületek egy közös síkba simulóan vannak elrendezve. A javasolt megoldás megvalósítása során szilárdság, stabilitás és előállíthatóság szempontjából javított tulajdonságokat kombinációban mutató tartály, különösen palack előállítása céljából műanyagból Hívással középponti tengellyel definiált görbe vonalú, adott esetben meghatározott sugarú körhenger alakú hengeres törzzsel, vele egybefüggő alsó résszel és lezáró felső résszel kialakított üreges testet hozunk létre, ahol az alsó részt radiális irányú bordafalakat hordozó fenékfallal és a fenékfalból a bordafalak között lefelé kinyúló lábakkal és a lefelé kinyúló lábakat lezáró támasztó talpfelülettel ellátott testként alakítjuk ki.

Az elmúlt két évtizedben az italokat és különösen a szénsavas üdítőitalokat gyártó iparban a túlnyomás alatt levő, tehát általában szén-dioxiddal dúsított folyadékok befogadására alkalmas, az előzőekben egyeduralkodó üvegpalackokat felváltották a kis tömegű, könnyen kezelhető műanyag palackok. A műanyag palackok gyártása ezért rendkívül fontos gazdasági problémává vált, ami az elmúlt időben lezajlott jelentős fejlődésben is megmutatkozik. A fejlődés legfontosabb állomásainak áttekintése meggyőzően bizonyítja, hogy melyek azok a súlyponti tulajdonságok, amelyek kialakítására a piaci siker reményében a palackgyártás során különös figyelmet kell fordítani.

Az 1960-as években kezdődött meg az az időszak, amikor az addig alapvetően fémből vagy üvegből készült folyadékszállító tartályokat a piacon a műanyagból készült, jó rugalmasságú, félmerev felépítésű tartályok kezdték felváltani. A fejlődés kezdeti szakaszában olyan cégek, mint a Continental Can Company (Owens, Illinois) vagy a Sewell fejlesztéseik eredményeként és/vagy technológiák átvétele miatt az előállítási módszerek közül mindenekelőtt a fuvásos extrudálási részesítették előnyben, amelynél a tartály alapanyagaként nagy sűrűségű polietiént, polipropilént vagy poli(vinilklorid)-ot használtak, és ezzel próbáltak meg eleget tenni az élelmiszeripar és a háztartási vegyipari termékeket gyártó üzemek egyre növekvő igényeinek.

Ebben az időszakban a szénsavas üdítőitalok iránti igény előzőleg elképzelhetetlen mértékű növekedésével kellett szembenézni. A szénsavas üdítőitalokat korábban lényegében kizárólag üvegből vagy fémből készült tartályokba csomagolták, ahol az üveget inkább a nagyobb, a fémet pedig inkább a kisebb térfogatú kiszerelések megvalósításához használták. Ebben a kezdeti időszakban a műanyagok használati jellemzői nem minden esetben tettek eleget azoknak a követelményeknek, amelyeket a szénsavas üdítőitalok gyártói mindenekelőtt a minőség megőrzése céljából állítottak. Az 1960-as évek végén kezdődött meg a vegyiparban az a folyamat, amelynek eredményeként a vegyipari gyártóművek, a gépgyártó cégek és az italgyártásban érdekelt vállalatok egymással összefogva a szénsavas üdítőitalok befogadására alkalmas műanyagokat kifejlesztették. A követelmények különösen a viszonylag nagy, tehát legalább egy liter térfogatú palackokra vonatkoztak, de értelemszerűen azokat ki kellett terjeszteni a nagyobb, két vagy három liter térfogatú palackokra is. Az üdítőitalok forgalmazása és gyártása a következő alapvető követelményeket állította a fejlesztők elé:

- az anyagnak üvegszerűen átlátszónak kell lennie;

- a szén-dioxiddal szemben az anyag nem lehet áteresztő;

- az elkészült palacknak nyomás alatt alaktartónak kell lennie, vagyis megereszkedése minimális lehet;

- a palack nem befolyásolhatja a belekerülő szénsavas üdítőital ízét, meg kell akadályoznia, hogy belőle vagy más módon az italba adalékanyagok kerülhessenek;

- a palacknak jó, az üvegénél sokkal jobb ütésállóságot kell mutatnia;

- a palacknak olcsón gyárthatónak kell lennie, az előállítás és szállítás költségeit tekintetbe véve olcsóbbnak kell lennie, mint az üvegnek, vagy legalábbis annál nem lehet jelentősen költségesebb.

A fejlesztési munkák már az 1970-es évek elején két polimert eredményeztek. A Monsanto cég a poliakrilnitril/sztirol kopolimert dolgozta ki (angolszász rövidítésben ANS). Ebből a két fokozatból álló eljárással lehetett tartályokat gyártani, amelyeknél az előformázást biztosító extrudálásos fuvási művelet után újramelegítéses nyújtófúvásra került sor. A DuPont cég a polietiléntereftalát- (angolszász rövidítésben PÉT) anyagú tartályokat hozta létre, amelyek szintén két fokozatból álló eljárással készültek, mégpedig előmintába történő extrudálással, majd újramelegítéses nyújtófuvással.

A Monsanto cég által készített ANS-anyagú palackokat már 1974-ben forgalomba hozták, és a pezsgősüveghez hasonló alsó résszel készített palackok a piacon Coca-Colával feltöltve jelentek meg. Az elsőnek piacra kerülő palackok mintegy 0,95 liter (32 oz) térfogatúak voltak. Nyomásállóságukat, áttetszőségüket és megereszkedési jellemzőiket tekintve ezek a palackok megfelelőek voltak, de leejtési ütésállóságuk sok kívánnivalót hagyott maga után, az üveghez képest viszonylag költségesek voltak. Használhatóságuk végét a US Food and Drug Administration (FDA) 1976-ban kiadott, az alkalmazást megtiltó határozata jelentette, amelynek alapját az adta, hogy a palackba kiszerelt italban már viszonylag rövid raktározási időszak elteltével is az akrilnitril monomer maradványai jelentek meg.

HU 217 677 Β

Bár ez a határozat sokak szemében vitatható értékű volt, a poliakrilnitril/sztirol anyagú palackokat azonban a piaci versenyből lényegében kiszűrte, és ott alapanyagként csak a polietilén-tereftalát maradt meg, amely a szénsavas üdítőitalok csomagolásában azóta egyeduralkodó szerepet tölt be.

A polietilén-tereftalát-anyagot a DuPont a II. világháború időszakában hozta létre, mégpedig szálastermékekben a selyem helyettesítésére. Kezdetben ezt az anyagot szálaskészítmények és vékony, rugalmas rétegek előállítására használták. A polimer élelmiszer-ipari alkalmazásokra való felhasználását az FDA 1952-ben engedélyezte. A polietilén-tereftalát tisztasága, csillogó áttetszősége, kis bekerülési költsége, kiváló megszilárdulási, orientációs és kristályosodási karakterisztikái már az 1960-as évek elejére oda vezettek, hogy ezt a műanyagot az orvosi és fényképészeti célokra használatos lemezeknél, a hővel kezelt, félig merev, nagy nyílású csomagolóeszközöknél és más termékeknél széles körben használták. Az 1960-as évek végére J. Wyeth vegyész, az ismert festő, Andrew Wyeth bátyja kidolgozta azt a két fokozatból álló gyártási eljárást, amelynek első fokozatában előmintában végeznek fröccsöntéses alakítást, majd a második fokozatban újramelegítéses füvásos nyújtóalakítással kapják a palackot, és amelyre az Egyesült Államokban 3,718,229 szám alatt 1973-ban szabadalmat engedélyeztek. Ez a kereskedelmi palackgyártás alapszabadalma. A palackgyártásban a DuPont cég a Cincinnatiben működő Millicron gépgyártó vállalattal közös vállalkozásban lépett fel, és együtt hasznosították ezt az alapszabadalmat.

A műanyagipari fejlesztésekkel párhuzamosan a Continental Can Company a feldolgozás és a formatervezés problémáit kezdte megoldani. Itt is a költségek csökkentése, a piaci helyzet javítása volt a cél. A cég már kezdettől fogva azokra a formákra figyelt oda, amelyek lehetővé tették a támasz nélkül önmagában stabilan megálló palackok létrehozását, mivel ezeket tartotta olyan termékeknek, amelyek kis költség mellett a piaci sikert ígérték. Abból a helyesnek igazolódott feltételezésből indultak ki, hogy ha a palackokat egy elemes termékként készítik el, az előállítási folyamatot optimalizálják, akkor elérhető, hogy a palackok olcsó és gyors gyárthatósága és a műanyag kis költségei mellett a beruházási költségek a két részből álló palackok gyártásához képest kedvezőbbek, vagyis az egyrészes palackok kedvezőbbek azoknál, amelyeknél az üdítőitalt befogadó tartályt külön lépésben fröccsöntéssel előállított, tartókupának nevezhető, polimer anyagú támasszal egyesítették. A Continental Can Company 1971-ben szerzett szabadalmat a támasz nélküli, saját lábán stabilan megálló műanyag palackok gyártására, mégpedig az USAban 3,598,270 lajstromszámon. A piacon ez a palack „PETalite” néven vált ismertté, és szénsavas üdítőitalok befogadására szolgál.

Az 1970-es években a Continental Can Company erőfeszítései a két liter térfogatú palackok kidolgozására irányultak, éspedig annak az idő által igazolt feltételezésével, hogy a szénsavas üdítőitalokat gyártó ipar törekedni fog az üveggel biztonságosan elérhető térfogatok túllépésére, vagyis arra, hogy a kínálatot az egy liternél nagyobb palackokkal bővítsék. 1976-ban került forgalomba a Coca-Cola és a Pepsi-Cola cégek által használt, kétliteres polietilén-tereftalát-palack, amely a PETalite továbbfejlesztése volt. Egyidejűleg érdekes volt megfigyelni, hogy a polietilén-tereftalátból készült palackok egyéb gyártói, mint az Owens Illinois, a Sewell és a Hoover Universal (ma JCI rövidítéssel ismert) a kétrészes palackok fejlesztésén fáradoztak, vagyis a folyadékot befogadó palackhoz támaszt biztosító alapot külön készítettek.

A fejlesztések eredményeként olyan, egy és két részből álló, polietilén-tereftalát-anyagú, italokat tároló palackok jöttek létre, amelyeket a piac jól fogadott. A fogyasztók jól értékelték a palackok kis tömegét, nagy méreteit, szállítási biztonságát és mindazokat a kényelmi szempontokat, amelyek az üvegpalackokkal szemben előnyt jelentettek. Már 1982-ben lényegében az összes egy liternél nagyobb térfogat esetében a szénsavas üdítőitalokat műanyagból, pontosabban polietilén-tereftalátból és nem üvegből készült palackokba csomagolták.

Az 1980-as évek fejlesztéseinek eredményeként mind az egy, mind a két részből álló palackoknál a termelékenység javulását és a költségek csökkentését lehetett elérni, egyúttal a palackok tömege is csökkent. A Continental Can Company néhány olyan műszaki javítást hajtott végre, amelyek következménye az egy részből álló palackok piaci helyzetének komoly erősödése volt. Ezek a javítások alapvetően a következőket jelentették:

1. az 1980-as évek elején az eredetileg 70 g tömegű terméket eredményező előmintát áttervezték, aminek következménye az orientációs szintek, továbbá a kerületi és tengelyirányú orientációs egyensúlyok optimalizálása volt. Ezekkel a palack tömegének csökkentése volt elérhető, míg a feltöltött palackok megereszkedése és feszültségi repedésállósági mutatói nem rosszabbodtak, legalábbis az 1976-ban kidolgozott PETalite termékhez képest;

2. ugyanebben az időszakban a palackok gyártási termelékenységének és grafikus (a címkét befogadó) területének növelésére irányuló erőfeszítések eredményeként a PETalite nevű terméket sikerült számos tekintetben, különösen az US-A 4,249,667, 4,267,144 és 4,335,821 lajstromszámú szabadalmi leírásokban ismertetett módon javítani. Az US-A 4,249,667 lajstromszámú szabadalom a palack alsó részét jelentő, félgömb alakú rész olyan értelmű javítását hozta, amellyel a megereszkedési (a feltöltést követő) lassú alakváltozási folyamat üteme volt lecsökkenthető, mégpedig egyenes vonalú szakasz hozzáadása révén, aminek eredményeként a palack alsó részének magassága csökkent, a feliratot befogadó rész magassága pedig, amely az elkészült termék piaci értékesíthetősége szempontjából rendkívül fontos, növekedett. A 4,267,144 és a 4,335,821 lajstromszámú szabadalmak a fröccsöntő szerszám hűtési idejének csökkentését tették lehetővé a középponti kupolaszerű kiemelkedő tartomány geometriai méreteinek módosításával, amikor is a közép3

HU 217 677 Β ponti tartomány alsó szintje a támasztó talp felületek fölé került. Mindezek a tökéletesítések a kereskedelmi forgalomba kerülő palackok jellemzőit javították, anélkül, hogy a palack alapjának lassú alakváltozási folyamata intenzívebbé vált volna, és egyúttal a feszültségi repedéseket okozó környezeti behatásokkal szembeni ellenállásra vonatkozó követelmények tarthatók voltak;

3. az 1980-as évek közepén a német Krupp és a francia Sidel cég forgalomba hozta a forgó újramelegítő nyújtásos fúvóberendezéseket, amelyek a műanyag palackok gyártási termelékenységének látványos emelkedését hozták, és egyúttal lehetővé tették az oldalfal térfogatában a palack alapanyagának az előzőeknél egyenletesebb eloszlását. Mindezek eredményeként a PETalite mintájú műanyag palackok, amelyek 1976ban megteremtett alakjukat megőrizték, 58 g tömegű termékekké váltak.

A piaci igények szükségessé tették az immár 58 g nagyságú tömeg további csökkentését. Itt azonban akadályként jelentkezett, hogy a piacra dobott palackok a környezetből származó mechanikai, feszültségi repedéseket okozó hatásokkal szemben nem megfelelő mértékű ellenállást mutattak, a palack oldalfalában kialakuló törési folyamatok problémákat okoztak, a raktározott palackokból a folyadék eltávozott. A feszültségi repedések megjelenése viszonylag komplex folyamat eredménye, amikor a polietilén-tereftalát-anyagú palack kismértékben orientált zónája viszonylag nagy igénybevételnek van kitéve, különösen a palack tartalmának nyomás alá helyezésekor. Ennek a folyamatnak az intenzitása növekszik, ha a feszültségi repedések megjelenése szempontjából kezdeményezőszerepet játszó szerek vannak jelen, mint például az öblítőkészítmények, a nedvesség, a pára, az élelmiszerboltokban, a szupermarketekben használt polctisztító szerek stb. A polietilén-tereftalát biaxiális orientáció esetében, amelyre egyébként a palack oldalfalainak gyártásakor van szükség, a környezeti ártalmakkal szemben rendkívül mértékben ellenálló. A kismértékben orientált, a nyújtással indított kristályosodási folyamatokból kimaradó tartományokban, mint amilyet a palack alsó része képez, a fellépő nagy igénybevételeket befogadó tartományokban a külső felületről kémiai folyamatok indulhatnak el, ezeket a belső túlnyomás okozta külső felületi változások megkönnyíthetik, a kémiai folyamatok mikrotörések keletkezéséhez vezetnek, és megfelelő feltételek kialakulásakor a mikrotörések végül is a palack falán átterjedhetnek.

A Continental Can Company az említett hiányosságokat felismerve a környezeti ártalmakból következő feszültségi repedések kialakulásának megelőzése céljából olyan fejlesztési programot indított, amelynek feladata az eredeti PETalite mintájú palackok alsó részére jellemző tulajdonságainak átalakítása és javítása, egyúttal a palack tömegének csökkentése volt. Az előzetes elemzések azt mutatták, hogy a szabadon álló, támasz nélkül felállítható műanyag palackok további piaci sikereit a következő tényezők befolyásolhatják:

- az előállítás könnyű volta (előállíthatóság);

- a kezelés közbeni stabilitás (a palack üres és feltöltött állapotában);

- a feszültségek generálásának kis szintje és a feszültségeloszlás egyenletessége (a lassú alakváltozás minimális üteme és nyomás alá helyezés során a nagy feszültségi koncentrációval jellemzett pontok kialakulásának elkerülése);

- az anyag hatékony felhasználása, vagyis a tömeg csökkentése;

- a termelési folyamatra gyakorolt negatív hatás hiánya, vagyis a fröccsöntőminta által követelt hűtés intenzitásának változatlansága vagy csökkentése.

A fejlesztési munkák eredményeként olyan ötlábú alátámasztást biztosító alsó részt tartalmazó palackot sikerült kidolgozni, amelynek részleteit az US-A 4,785,949 lajstromszámú US szabadalmi leírás 1988ban tette közzé. A megtámasztás öt lábat igénylő módja az eredeti PETalite minta megváltozását hozta magával, de egyúttal a félgömb alakú fenékfal részét képező, merevítőszerepet játszó bordafalak területe jelentős mértékben növekedett, és sikerült a tömeget 4 g-mal tovább csökkenteni. A kétliteres térfogatú, öt lábon álló, 54 g tömegű palack piaci sikerét az biztosította, hogy az eredeti, az US-A 3,598,270 lajstromszámú szabadalmi leírásban bemutatott és hat lábbal kialakított PETalite mintájú palackhoz képest a használhatóság minden fontos szempontjából javulást sikerült elérni.

Az 1980-as évek végén a piaci verseny egyéb résztvevői felismerték, hogy a két részből álló palackok költségeinek további csökkentése aligha lehetséges, különös tekintettel a PETalite mintájú palackok és anyaguk újrahasznosításának egyszerűbb voltára, ezért új fejlesztéseket kezdtek, amelyek célja szintén az egy részből álló palackok kidolgozása volt. így az US-A 4,294,366 lajstromszámú US szabadalom az Owens Illinois cég egy polietilén-tereftalát-alapanyagú palackjára adott oltalmat. Ez a szabadalom leírásában olyan palackot mutat be, amelynek fenékfalában a bordafalat képező részre az ellipszis jellegű, tehát nem a legalább részben gömbinek tekinthető keresztmetszet jellemző. A megállapítások szerint azonban a legalább részben gömbi alakú felület a fenékfalnál előnyösebb, mivel nyomás alatt az alakváltozással járó igénybevételekkel szemben kedvezőbb ellenállást biztosít, mint az ellipszis alakú palack, a lassú alakváltozás (megereszkedés) folyamata lassúbb. Az Owens Illinois cég ezt a próbálkozást követően kivonult a szénsavas üdítőitalokhoz rendszeresíthető palackok piacáról, és ezért az említett US-A 4,294,366 lajstromszámú szabadalom szerinti megoldás piaci terméket lényegében nem eredményezett.

A ma JCI rövidítéssel ismert Hoover Universal cég 1989-ben szerezte meg az USA 4,867,323 lajstromszámú US-szabadalmat. Kezdetben ez a cég a kezelhetőség javítása céljából a palack lábán kiképzett megtámasztó talpfelület szélességének és átmérőjének növelésére törekedett. Az U alakú bordafalak keskenysége miatt viszont a fenékfalban feszültséggyűjtő pontok és tartományok jöttek létre, vagyis a palack a környezeti hatások miatt kialakuló feszültségi repedésekkel szemben kevéssé volt ellenálló. A bordafalak kis keresztmetszeti területének következménye az volt, hogy a pa4

HU 217 677 Β lack nyomás alá helyezése után a fenékrész deformációjával szemben kis ellenállást mutatott, ami abban jelentkezett, hogy a fenékrész magassága emelkedett, és a szénsavas üdítőitallal kitöltött rész szintje a feltöltés után csökkent. Ez utóbbi a piaci értékesíthetőség szempontjából különösen előnytelen, hiszen a polcokon olyan termék jelenik meg, amelyet látszólag nem a szükséges mértékig töltöttek fel. Mindezek eredményeként az említett US-szabadalom szerinti palack végül is nem tudott sikert aratni.

Ugyancsak a ma JCI rövidítéssel ismert Hoover Universal cég fejlesztéseinek alapján jött létre az US-A 4,865,206 lajstromszámú US-szabadalom. Ebben a cél az előző szabadalomban bemutatott palack tulajdonságainak javítása volt. Ezt oly módon kívánták elérni, hogy a bordafalak számát háromról ötre emelték, ezzel a bordafalakhoz tartozó területet megnövelték, és csökkentették a nyomás által okozott lassú alakváltozás negatív következményeit, vagyis a megereszkedést. A problémát a megtámasztó talpfelület méretei jelentik, amelyek a bordafal szélességénél kisebbek, továbbá az, hogy az alsó rész megereszkedése viszonylag nagy. A problémát felismerve a támasztó talpfelületek szög alatti kialakítását javasolták, vagyis a támasztó talpfelületeket úgy alakították ki, hogy azok nyomás alatt egy közös síkba simulnak, míg az alsó rész kifelé tágulóan deformálódik. A mély, széles támasztó talpfelületek azonban nehezen létrehozhatók; és a kereskedelmi forgalomba kerülő palackok jelentős részében gyártási hiányosságok figyelhetők meg, amelyekre a kis szilárdság jellemző, továbbá az anyag sokszor kifehéredik, mégpedig a változó igénybevételeknek kitett, adott esetben hűtött területeken. Az Egyesült Államokban végül is forgalomba hozott palack két liter térfogatú, 56,5 g tömegével viszonylag nehéz, a palack maga elterjedni a hűvösebb éghajlati területeken tudott, ahol a környezeti ártalmak miatti károsodások intenzitása csökken, hiszen hűvösebb időjárásban a stresszhatások csökkentett intenzitásával kell számolni, a környezeti hatások miatt bekövetkező feszültség! repedések kialakulásának lehetőségei korlátozottak maradnak.

Az 1990-ben a North American Container cég részére engedélyezett US-A 4,978,015 lajstromszámú US-szabadalom célja a műanyagból készült palackok kezelési stabilitásának javítása volt, mégpedig a támasztó talpfelületek érintkezési területeinek növelése útján. Itt problémaként jelentkezik, hogy ha az éles átmenettel, kis sugárral kiképzett, kifelé forduló, U alakú bordafalak keskeny volta miatt a palack alsó része a lassú ütemű alakváltozással szemben és a környezeti ártalmakból eredő feszültségi repedéseket okozó hatásokkal szemben nem mindenkor megfelelő ellenállást mutat. További problémaként jelentkezik az, hogy ennél az alaknál az előállíthatóság viszonylag kedvezőtlen, és meleg éghajlati viszonyok között az anyag termikus jellemzői nem minden esetben megfelelőek.

A szénsavas üdítőitalokat befogadó stabil, tehát önmagukban is megálló palackok kialakítására további javaslatokat találhatunk az US—A 3,727,783, 5,024,340, 5,024,339 és az 5,139,162 lajstromszámú US-szabadalmakban, de egyik sem mutatja az előnyöknek azt a kombinációját, amit az öt lábbal és támasztófelülettel kialakított, a fentiekben bemutatott hagyományos palack biztosít. Az említett iratok közül éppen az Alberghini-féle US-A 5,024,340 olyan négy lábbal kialakított műanyag tartályra vonatkozik, amely túlnyomás alatt levő folyadékot, például szénsavas üdítőitalt fogad be, és lezárható belső üreget meghatározó műanyag teste hengeres törzset tartalmaz, amelyhez alul görbült felületű alsó rész kapcsolódik. Az alsó részben bordafalak és velük egybefüggően kiképzett fenékfal van, a fenékfalból támasztó talpfelülettel ellátott, lefelé kinyúló lábak indulnak, amelyek a támasztó talpfelületek révén egy közös síkba simulnak. A támasztó talpfelületek igen szélesek, hozzájuk mintegy 70°-os szögtartomány tartozik, és nagyon keskeny, mintegy 20° szélességű lábakhoz kapcsolódnak, ahol a lábaknak belül függőleges széle van. A palack alakja bonyolult, benne éles szélek vannak, ami az előállítást teszi nehézkessé.

A Continental Can Company a PETalite mintájú palackokkal elért jelentős sikerei ellenére nem hagyta abba az öt lábbal kialakított változat fejlesztését, a gyártási technológiák javítását. Ennek az oka az, hogy folyamatosan igény van a palackok tömegének csökkentésére, és egyúttal mechanikai jellemzőik olyan módon történő javítására, aminek alapján a gyártástechnológia egyszerűsíthető.

A találmány célja ennek az igénynek az eddigieknél jobb kielégítése.

Találmányunk kidolgozása során továbbra is az alsó rész tökéletesítésére törekedtünk. Alapul az a meglepő felismerés szolgált, hogy legalább részben gömbi felületű fenékfalat tartalmazó alsó résszel és ebből kinyúló, a palack hossztengelyére szimmetrikusan elrendezett, általában legfeljebb négy radiális irányú bordafallal az eddigieknél jobb eredményeket érhetünk el, ha a fenékfalban a bordafalak és a velük kapcsolódó kinyúló lábak, illetve támasztó talpfelületek megfelelő helyzetben vannak. Ez különösen a műszaki szintet meghatározó megoldások ismeretében meglepő, mivel azoknál általában páratlan és célszerűen nagyszámú, legalább hét vagy több lábat, illetve támasztó talpfelületet alkalmaznak. A stabilitási problémák miatt tartották úgy, hogy a támasztó talpfelületek számát nem szabad csökkenteni, és lehetőség szerint számukat páratlanra kell választani. A felismerésünk azonban az, hogy a lábak és a támasztó talpfelületek száma legfeljebb négyre csökkenthető, egyúttal a páros számú kialakítás a szilárdság és előállíthatóság szempontjából különösen előnyös.

Feladatunknak tekintjük olyan, műanyagból készült, elsősorban szénsavas üdítőitalok befogadására szolgáló és támasz nélkül stabilan felállítható palack kialakítását, illetve ilyen palack kialakítására szolgáló eljárás létrehozását, amelynél mindenekelőtt a fenékrész lassú alakváltozásokkal (megereszkedéssel, környezeti ártalmakból származó feszültségi repedésekre vezető), törést okozó hatásokkal, ütésekkel szembeni ellenállását javíthatjuk, a tömeget csökkenthetjük, egyúttal az előállíthatóságot és a mechanikai stabilitást az eddigieknél kedvezőbbé tehetjük.

HU 217 677 Β

A kitűzött feladat megoldásaként egyrészt túlnyomás alatt lévő folyadékot befogadó műanyag tartályt, alapvetően szénsavas üdítőitalok csomagolására szolgáló palackot dolgoztunk ki.

A javasolt műanyag tartálynak lezárható belső üreget meghatározó, fröccsöntéssel készült műanyag teste van, a test középponti tengellyel definiált görbe vonalú, adott esetben meghatározott R sugarú, körhenger alakú hengeres törzset és vele egybefüggő alsó részt tartalmaz, ahol az alsó rész több radiális irányban kinyúló lábbal és a lábak között átmenetet teremtő bordafalakkal egybefüggően kialakított fenékfallal és a fenékfalból lefelé kinyúló láb végén kialakított támasztó talpfelülettel van kiképezve, továbbá a támasztó talpfelületek egy közös síkba simulóan vannak elrendezve. A találmány értelmében lényeges, hogy a fenékfal folyamatos sima felületű, a lábak széleinél sima átmenetű és egyenletes sugarú sarokrészekkel kiképzett, legalább részben gömbi felületű, adott esetben félgömb vagy gömbsüveg alakú szerkezetet képez, anyagában, vele egybefüggően szimmetrikus elrendezésben legalább három, célszerűen négy, a középponti tengelyhez viszonyítva radiális irányban húzódó bordafal van kialakítva, ahol a bordafalhoz átlagosan mintegy 15° és mintegy 30° közötti szögtartományú síkszög van rendelve, a lefelé kinyúló lábak mintegy 75° és mintegy 60° közötti szögtartományú síkszöggel a bordafalak közötti szögtartományt kitöltőén vannak elrendezve, a támasztó talpfelület külső széle a középponti tengelytől L_f csúcstávolságon van kialakítva, hozzá legalább mintegy 12° és legfeljebb mintegy 40° közötti D_F szögtartományú síkszög van rendelve, továbbá a lefelé kinyúlóan elrendezett lábak mindegyikében a támasztó talpfelület belső széle és a fenékfalnak a középponti tengellyel átmetszett pontját körbevevő tartomány között húzódó alsó széllel van kiképezve, ahol az alsó szél folyamatos és lényegében sima felületű szerkezetet alkot, és az alsó szél a támasztó talpfelületeket befogadó közös síkkal hegyesszöget bezáróan helyezkedik el, valamint a lefelé kinyúlóan elrendezett lábak mindegyikében a támasztó talpfelület külső széle és a hengeres törzs között húzódó külső oldalfallal van kialakítva, amelyben a támasztó talpfelületek külső szélével szomszédosán Rq sugarú, görbe felületű rész van kiképezve, ahol az R_G sugarú, görbe felületű rész a támasztó talpfelület anyagához a középponti tengelytől L_P csúcstávolságon kapcsolódik, és az L_F csúcstávolság értéke mintegy 0,60R és mintegy 0,80R között, míg az Rq sugár értéke mintegy 0,1 OR és mintegy 0,20R között van.

A találmány szerinti tartály egy különösen előnyös kiviteli alakjában a bordafalakhoz átlagosan mintegy 20° és mintegy 25° közötti szögtartomány van rendelve, míg az alsó szél és a közös sík által bezárt hegyesszög értéke célszerűen mintegy 10° és mintegy 60° között van. Ennek a hegyesszögnek a legkedvezőbb értéktartományát a mintegy 15° és mintegy 30° közötti tartomány jelenti.

A találmány szerinti tartály egy igen előnyös kiviteli alakjában a legalább részben gömbi felületű fenékfal a középponti tengellyel átmetszett pontjának környezetében kupolaszerű kiemelkedéssel van kialakítva, amelynek középpontja a támasztó talpfelületeket befogadó közös síktól H_d magasságon van, és a H_D magasság értéke mintegy 0,08R és mintegy 0,20R között van.

A találmány szerinti tartály egy különösen célszerű kiviteli alakjában a támasztó talpfelületek mindegyike radiális irányban legalább a közös síkba beilleszkedő, legfeljebb W_F szélességgel van kiképezve, ahol a W_F szélesség értéke legfeljebb mintegy 0,35R értékű.

A találmány szerinti tartály egy további, igen előnyös kiviteli alakjában a támasztó talp felülethez mintegy 18° és mintegy 35° közötti síkszöggel jellemzett D_F szögtartomány van rendelve.

A találmány szerinti tartály egy másik, különösen előnyös kiviteli alakjában szénsavas ital befogadására alkalmas palackként van kiképezve.

A találmány szerinti tartály egy újabb, igen előnyös kiviteli alakjában biaxiálisan orientált műanyagból kiképzett hengeres törzse van, amelynek anyaga általában poliészter és/vagy akrilnitril, különösen célszerűen poliészter, éspedig közülük is általában a polietiléntereftalát formája, amelyet homopolimer vagy kopolimer formájában alkalmazunk.

A használati jellemzők szempontjából előnyös, ha a találmány szerinti tartály két liter térfogatú, és legfeljebb 54 g tömegű palackként van kiképezve.

A megereszkedés intenzitását többféle módon csökkenthetjük, éspedig a találmány szerinti tartálynak azzal a különösen célszerű kiviteli alakjával, amelynél a bordafal radiális irányban egyenes vonalú, vagy kifelé enyhén hajlított vagy befelé enyhén hajlított vonalat követő keresztmetszettel van kiképezve.

A találmány szerinti tartály egy igen előnyös kiviteli alakjában a legalább részben gömbi felületű fenékfal a tisztán félgömb alakú fenékfalhoz képest a középponti tengellyel kijelölt középpont csökkentett magasságát biztosító alakkal van kiképezve.

A találmány szerinti tartály egy további, igen célszerű kiviteli alakjában az alsó részben a fenékfal legalább részben gömbi felülete a középpontot körbevevő gömbsüveg alakú bordafallal és vele felső szélénél kapcsolódó, keresztmetszetben egyenes vonalú átmeneti tartománnyal van kiképezve.

A találmány szerinti tartály egy még további, igen előnyös kiviteli alakjában a hengeres törzs átmérőjétől függően kialakítása célszerűen különbözik. Ha a hengeres törzs legfeljebb mintegy 3,8 cm sugarú hengerként van kiképezve, akkor a középponti tengelyen a fenékfal középpontjától R távolságban kijelölt ponttól az alsó rész felső széléhez, adott esetben egyenes vonalú átmeneti tartományának kezdetéhez húzott egyenes a középponti tengellyel θ szöget zár be, amelynek értéke mintegy 35° és mintegy 70° között van. Ha viszont a hengeres törzs legalább mintegy 3,8 cm sugarú hengerként van kiképezve, akkor célszerűen a középponti tengelyen a fenékfal középpontjától R távolságban kijelölt ponttól az alsó rész felső széléhez, adott esetben egyenes vonalú átmeneti tartományának kezdetéhez húzott egyenes a középponti tengellyel Θ szöget zár be, amelynek értéke mintegy 50° és mintegy 70° között van.

HU 217 677 Β

A találmány szerinti tartály egy különösen előnyös kiviteli alakjában legalább 400 kPa nyomású szénsavas ital befogadására alkalmas palackként van kiképezve, és a középponti tengelyen a fenékfal középpontjától R távolságban kijelölt ponttól az alsó rész felső széléhez, adott esetben egyenes vonalú átmeneti tartományának kezdetéhez húzott egyenes a középponti tengellyel mintegy 70° értékű Θ szöget zár be.

A találmány szerinti tartály egy további igen célszerű kiviteli alakjában a legalább részben gömbi felületű fenékfal KR sugarú gömbsüvegként van kiképezve, ahol K>1, és ezzel a fenékfalban a középponti tengellyel kijelölt területnek a közös síktól mért magassága kisebb, mint a félgömb alakú fenékfallal kijelölt magasság. Itt is a hengeres törzs átmérőjétől függően több célszerű lehetőség adódik. Ha az R sugár értéke legfeljebb mintegy 3,8 cm, akkor a középponti tengelyen a gömbsüveg alakú felülettel kiképzett fenékfal középpontjától KR távolságban kijelölt ponttól a gömbsüveg alakú felülettel kiképzett fenékfal felső széléig húzott egyenes a középponti tengellyel φ szöget zár be, amelynek értéke legalább mintegy 50° és legfeljebb mintegy 80° között van. Ha viszont az R sugár értéke legalább mintegy 3,8 cm, akkor előnyösen a középponti tengelyen a gömbsüveg alakú felülettel kiképzett fenékfal középpontjától KR távolságban kijelölt ponttól a gömbsüveg alakú felülettel kiképzett fenékfal felső széléig húzott egyenes a középponti tengellyel φ szöget zár be, amelynek értéke legalább mintegy 65° és legfeljebb mintegy 80° között van.

A kitűzött feladat megoldásaként a túlnyomás alatt lévő folyadékot, különösen szénsavas üdítőitalt befogadó műanyag tartályt egy másik változatban is kidolgoztuk. Ennél a változatnál, amelynek belső üreggel kialakított, füvással készült műanyag teste van, a test középponti tengellyel definiált, R sugarú, hengeres alakú törzzsel és vele egybefüggő alsó résszel van kialakítva, ahol az egybefüggő alsó rész a középponti tengelyhez képest szimmetrikusan elrendezett, négy, radiális irányban kinyúló lábbal és a lábak között átmenetet teremtő bordafalakkal egybefüggően kialakított fenékfallal és a fenékfalból lefelé kinyúló láb végén kialakított támasztó talpfelülettel van kiképezve, továbbá a támasztó talpfelületek egy közös síkba simulóan vannak elrendezve, a találmány értelmében az az újszerű, hogy a fenékfal folyamatos sima felületű, a lábak széleinél sima átmenetű és egyenletes sugarú sarokrészekkel kiképzett, legalább részben gömbi felületű, adott esetben félgömb vagy gömbsüveg alakú szerkezetet képez, anyagában, vele egybefüggően szimmetrikus elrendezésben négy, a középponti tengelyhez viszonyítva radiális irányban húzódó bordafal van kialakítva, ahol a bordafalhoz átlagosan mintegy 15° és mintegy 30° közötti szögtartományú síkszög van rendelve, a lefelé kinyúló lábak mintegy 75° és mintegy 60° közötti szögtartományú síkszöggel a bordafalak közötti szögtartományt kitöltőén vannak elrendezve, a támasztó talpfelület külső széle a középponti tengelytől legalább mintegy 0,60R és legfeljebb mintegy 0,80R nagyságú L_F csúcstávolságon van kialakítva, hozzá legalább mintegy 12° és mintegy 40° közötti D_F szögtartományú síkszög van rendelve, radiális irányban legalább támasz biztosítására alkalmas, és legfeljebb 0,35R nagyságú W_F szélességgel van kiképezve, a fenékfal középponti tartományában a támasztó talpfelületeket befogadó közös síktól számított H_D magasságban fekvő kupolaszerű kiemelkedés van kialakítva, ahol a H_d magasság értéke legalább mintegy 0,08R, és legfeljebb mintegy 0,20R, továbbá a lefelé kinyúlóan elrendezett lábak mindegyikében a támasztó talpfelület belső szélétől kiinduló, és a fenékfalban a kupolaszerű kiemelkedést befogadó tartományig húzódó alsó szél van kiképezve, ahol az alsó szél folytonos és sima felületet alkotóan a támasztó talpfelületeket befogadó közös síkhoz képest hegyesszög alatt van elrendezve.

A találmány elé kitűzött feladat megoldására a szilárdság, stabilitás és előállíthatóság szempontjából javított tulajdonságokat kombinációban mutató tartály, különösen palack előállítása céljából műanyagból füvással középponti tengellyel definiált görbe vonalú, adott esetben R sugarú körhenger alakú hengeres törzzsel, vele egybefüggő alsó résszel és lezáró felső résszel kialakított üreges testet hozunk létre, ahol az alsó részt radiális irányú bordafalakat hordozó fenékfallal és a fenékfalból a bordafalak között lefelé kinyúló lábakkal és a lefelé kinyúló lábakat lezáró támasztó talpfelülettel ellátott testként alakítjuk ki.

A jelen találmány szerint tehát olyan különösen palackként létrehozható tartályt javasolunk, amelynek folyamatos sima fenékfallal kialakított alsó része lényegében feszültséggyűjtő és így feszültségi behatásoknak kevéssé ellenálló helyeket nem tartalmaz, belőle négy, adott esetben három láb nyúlik ki, és ezek a lábak a középponti tengelyhez viszonyítva szimmetrikusan helyezkednek el. Minden lábhoz bordafal tartozik, amely a fenékfal alapját jelentő, félgömb alakú szerkezet része, és a bordafalak általában legalább 15° és legfeljebb 30° közötti szögtartományt foglalnak le, mint az a 13. ábrán látszik. A lábak a bordafalak közötti területet töltik ki, így hozzájuk legfeljebb 75° és legalább 60° közötti síkszöggel jellemzett szögtartomány tartozik. A lábakon kialakított támasztó talpfelületek külső széle radiális irányban a középponti tengelyhez képest L_F csúcstávolságon helyezkedik el, hozzá legalább mintegy 12° és legfeljebb mintegy 40° D_F szögtartomány tartozik. A lábak mindegyikét a támasztó talpfelület belső sugárirányú széle és a középponti tengely között húzódó belső fallal képezzük ki, ahol a belső fal folytonos szerkezetű, sima felülete a támasztó talpfelületeket befogadó közös síkhoz képest hegyesszög alatt helyezkedik el (14. ábra). A lábak mindegyikénél a belső fallal szemben külső fal is van, amely a támasztó talpfelület külső széle és a tartály törzsét alkotó oldalfal között húzódik, benne a támasztó talpfelület külső szélének szomszédságában Rq sugarú ívelt rész van, az Rq sugarú ívelt rész a támasztó talpfelületet L_F csúcstávolságon metszi, és itt c távolság értéke legalább mintegy 0,60R és legfeljebb mintegy 0,80R, míg az Ro sugárra a 0,10R körüli alsó és a 0,20R körüli felső határérték jellemző (14. ábra).

A találmány szerinti tartály a használati jellemzők javított kombinációját biztosítja, amit mindenekelőtt a

HU 217 677 Β

21., 22., 23., 24. és 25. ábra grafikonjaival összefoglalt mérési és összehasonlító adatok bizonyítanak. Ezekből nyilvánvaló, hogy a négy bordafallal, illetve támasztó talpfelülettel kialakított tartály a három, öt és hat bordafallal létrehozott változatokhoz képest a jellemzők előnyös kombinációját mutatja. Az ezeken az ábrákon bemutatott grafikonok szerint a láb szögtartománya, amit B jelöl, az előállíthatóság jellemzésére használható, és az előállíthatóság a B értékével együtt javul, vagyis minél nagyobb B értéke, tehát a láb szögtartománya, annál könnyebb a lábat és a támasztó talpfelületet megfelelő módon kialakítani. A találmány szerinti tartály szilárdságát, amely a hosszú idejű alakváltozásra (megereszkedésre) és a környezeti hatásokból eredő feszültségi repedésekre vezető folyamatokkal szembeni ellenállásra gyakorol hatást, a bordafalak T_R teljes szögtartománya jellemzi, adott esetben a terhelés hordozására jellemző V_L szögtartomány. Ha a T_R vagy \y_L értéke növekszik, a szilárdsági jellemzők javulnak. Ezeken a görbéken a stabilitásra a T_L csúcshossz jellemző, amelynek növekvő értékével a stabilitás javul. A szilárdság, a stabilitás és az előállíthatóság különböző kombinációit úgy vizsgálhatjuk, hogy az említett paraméterek közül kettőt változtatunk, a harmadikat állandó értéken tartunk, és ebből az következik, hogy a találmány szerinti, négy lábon álló és négy támasztó talpfelülettel létrehozott tartály, adott esetben palack a három, öt vagy hat lábon álló és ugyanennyi támasztó talpfelülettel létrehozott változatokkal szemben a különböző jellemzők kedvezőbb kombinációját adja.

Az előzőek szerint a találmány értelmében létrehozott tartálynál legalább részben gömbi felületű fenékfalat alkalmazunk, amely sugárirányban négy lábbal kapcsolódik, és a fenékfalból a négy láb merevítőfelületeket, tehát bordáknak tekinthető falrészeket jelentő bordafalakból nyúlik ki lefelé, mindegyike egy-egy támasztó talpfelületen végződik. A bordákat mint merevítőfelületeket tehát a legalább részben gömbi felületű fenékfal részét képező bordafal határozza meg, amelyek szögtartománya a szilárdság javítása céljából növelhető, miközben a támasztó talpfelületeket a stabilitás növelése céljából kifelé toljuk. A fenékrész szilárdsága, a hosszú idejű alakváltozással szembeni ellenállás és az előállíthatóság a találmány szerinti négy-, adott esetben háromlábas és talpfelületes kialakításnál egy adott stabilitást feltételezve maximalizálható, és az eredmények az ismert megoldásoknak megfelelően három vagy öt lábbal létrehozott tartályokhoz képest kedvezőbbek. A fenékrész szilárdsága az ismert három vagy öt lábbal létrehozott változatokkal összehasonlítva ugyancsak a találmány szerinti négylábas változatnál mutatja a mechanikai stabilitás (egyensúly) különböző szintjei mellett a kedvezőbb értékeket.

A találmány szerinti tartály egy célszerű megvalósításában, mint említettük, a hosszú idejű alakváltozással szembeni ellenállás maximalizálására, a megereszkedés minimalizálására a bordafalak szögtartományát maximalizáljuk, mégpedig úgy, hogy az legalább mintegy 15° és legfeljebb mintegy 30° érték között legyen, célszerűen azonban ezt mintegy 20° és mintegy 25° közötti értékre választjuk. Ha a költségek csökkentése a célunk, a szögtartományt növelve a szilárdságot javíthatjuk, mivel a bordafal vastagságának csökkentésével könnyebb tartályt lehet előállítani, hiszen a kevesebb anyag kisebb anyagköltséget jelent. Ebben az esetben a legalacsonyabb feltöltési szint tartható. így például ha a négy lábbal és támasztó talpfelülettel kialakított találmány szerinti tartály két liter térfogatú változatát mintegy 50-52 g anyagból lehet létrehozni, egyúttal a tulajdonságok javulnak. Ha viszont a hosszú idejű alakváltozás miatti hatásokat kell csökkenteni, a bordafal területét, mind szögtartományát, mind vastagságát tekintve növelhetjük. Ezzel a felhasznált anyag mennyisége növekszik, ami viszont a költségek növekedésével jár.

A találmány szerinti tartály egy másik célszerű, a fentiekben már említett megvalósításánál a fenékfal alakját a tisztán félgömb alakú formából olyan formába visszük át, hogy ezzel a fenékrész és a megtámasztás közötti távolságot növeljük. Ez a hosszú idejű alakváltozások negatív hatásának kiküszöbölésére is alkalmas. Ennek első lehetősége az, hogy a legalább részben gömbi felületű alsó részt olyan fenékfallal hozzuk létre, amelynek gömbsüveg alakú része és ezzel kapcsolódó egyenes vonalú felső része van, amely a bordafalba illeszkedik. Az egyenes vonalú felső rész hatására a bordafal felső vonala mentén a megereszkedés során kialakuló térfogat-növekedés kisebb mértékű lesz, ezért a feltöltött palackban a folyadék szintje a raktározás során kevéssé süllyed le. Mivel az alsó rész csökkentett magassága egyúttal a tömeg csökkentésével jár, hiszen a tartály (palack) előállításához kevesebb anyag kell, és/vagy a nagyobb szilárdságot vastagabb bordafallal biztosítjuk, és/vagy a stabilitás növelése céljából a lábhoz tartozó szögtartományt növeljük, és/vagy javítjuk a fuvásos feldolgozhatóságot. Ha egy másik lehetőség szerint a legalább részben gömbi felületű alsó rész sugarát a fölötte levő hengeres rész sugaránál nagyobbra választjuk, vagyis gömbsüveg alakot biztosítunk, ezzel is a hosszú idejű alakváltozással szembeni ellenállást javítjuk. Ebben az esetben a bordafal felső részéhez kapcsolódó, gömbsüveg alakú fenékfalnál a térfogati tágulásnak az az összetevője csökkenthető, amit a felső bordafal megereszkedése okoz. Az alsó rész megnövelt magasságát mind a két javasolt módon lehet biztosítani.

A találmány értelmében tehát olyan tartályt (palackot) kapunk, amelynél az ismert megoldásokhoz képest a tulajdonságok kiegyensúlyozott javítása érhető el. Találmányunk szerint tehát inkább több tulajdonság egyidejű tökéletesítésére törekszünk, semmint egy tulajdonságban nagyobb mértékű pozitív változás létrehozására, így például a bordafal keresztmetszetét és a támasztó talpfelület nagyságát kismértékben növelve a szilárdságot, a stabilitást javíthatjuk, az anyagigényt (tömeget) csökkenthetjük, egyik tényezőnél sem érve el maximális lehetséges javulást, de egyenletes javulást hozva a tartály egészét tekintve. Általában az ütésszilárdságot csak a hosszú idejű alakváltozással szembeni ellenállás és/vagy a stabilitás javítása ellenében tudjuk javítani. A hosszú idejű alakváltozással szembeni ellenállás és az ütésszilárdság viszont a találmány szerinti kialakításnál

HU 217 677 Β azért kedvező, mivel ily módon újratölthető, tehát többszörösen felhasználható palack, illetve tartály készíthető.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra: a találmány szerinti, négy támasztó talpfelülettel ellátott palack elölnézeti metszeti képe, a

2. ábra: az 1. ábrán bemutatott palack fenékfal felőli nézete, a

3. ábra: az 1. ábra szerinti palack fenékfalának a 2. ábrán bejelölt 3-3 vonal menti metszete, ahol a fenékfalat két, egymással szemben fekvő bordafal menti átmetszésben nagyításban mutatjuk be, a

4. ábra: az 1. ábra szerinti palack fenékfalának a 2. ábrán bejelölt 4-4 vonal menti metszete, ahol a fenékfalat két, egymással szemben fekvő bordafal menti átmetszésben nagyításban mutatjuk be, az

5A ábra: az 1. ábra szerinti palack fenékfalának részét képező, a 2. ábrán bejelölt 5-5 vonal menti metszettel meghatározott bordafal, vagyis egymás mellett levő bordafal és láb közötti falrész vízszintes (radiális irányú) átmetszése nagyításban, az

5B ábra: a találmány szerinti palackban alkalmazott bordafal egy másik célszerű kialakításának vízszintes átmetszése nagyításban, az

5C ábra: a találmány szerinti palackban alkalmazott bordafal egy további célszerű kialakításának vízszintes átmetszése nagyításban, a

6. ábra: a találmány szerinti kialakítású, üdítőitalt befogadó palack elölnézete közvetlenül a feltöltés után, a

7. ábra: a 6. ábra szerinti palack elölnézete a feltöltést követő lassú alakváltozással bekövetkező megereszkedés után, amikor a térfogat növekedése és a feltöltési szint csökkenése következik be, a

8. ábra: a 6. ábrán látható palack folyamatos vonallal és a 7. ábrán látható palack szaggatott vonallal egymáson bemutatva a lassú alakváltozás miatt bekövetkező relatív méretváltozások illusztrálása céljából, a

9A ábra: a tisztán félgömb alakú fenékfal kinagyított keresztmetszeti nézete, a

9B ábra : a találmány szerint részben gömbi felületű fenékfal egy megvalósításának kinagyított keresztmetszeti nézete, a

9Cábra: a 9A ábra szerinti fenékfal bejelölt 9C-9C vonal menti keresztmetszete, a

10. ábra: a félgömb alakú fenékfal két, találmány szerint módosított, 0=45° és 0=60° szöghelyzethez tartozó változata szaggatott és pontozott vonallal, ezen a tisztán félgömb alakú, 0=90° szöghelyzethez tartozó fenékfal folyamatos vonallal a többféle lehetőség összehasonlítása céljából, a

11A ábra: a tisztán félgömb alakú fenékfal kinagyított keresztmetszeti nézete, a

11B ábra: a találmány szerinti részben gömbi felületű fenékfal egy másik megvalósításának (gömbsüveg alakjának) kinagyított keresztmetszeti nézete, a

12. ábra: a 11B ábrán keresztmetszetben látható, gömbsüveg alakú fenékfal leegyszerűsített, vázlatos keresztmetszete a szövegben szereplő φ és 0 szög, valamint K sugár feltüntetésével, a

13. ábra: a találmány szerint kialakított palack alulnézete négy támasztó talpfelülettel ellátott változatnál, ahol láb és két szomszédos bordafal felének szögviszonyait mutatjuk be, a

14. ábra: a találmány szerint kialakított palack négy támasztó talpfelülettel ellátott változatánál egy láb függőleges keresztmetszete, a

15. ábra: a találmány szerint kialakított palacknál T_L dőlésponti távolság és CG tömegközéppont közötti viszony, a

16. ábra: ismert módon kialakított, hat támasztó talpfelülettel ellátott palack alulnézete a csúcstávolság bemutatásával, a

17. ábra: ismert módon kialakított, öt támasztó talpfelülettel ellátott palack alulnézete a csúcstávolság bemutatásával, a

18. ábra: a találmány szerint kialakított, négy támasztó talpfelülettel ellátott palack alulnézete a csúcstávolság bemutatásával, a

19. ábra: a találmány szerint kialakított palacknál a T_L csúcstávolság, a támasztó talpfelület D_F szögtartományának és a támasztó talpfelület külső széléhez rendelt radiális irányú L_F csúcstávolság összefüggése, a

20. ábra: a találmány szerint kialakított palacknál a láb

B_min minimális szögtartományának és a lábak N számának összefüggése a T_L dőlésponti távolság különböző értékeinél, a

21. ábra: a találmány szerint kialakított palacknál a láb

B szögtartományának függése a bordafalak által elfoglalt teljes T_R szögtartománytól a konstans stabilitásra jellemző T_L dőlésponti távolságok bemutatásával, a

22. ábra: a találmány szerint kialakított palacknál fenékfal-teherhordásnál működő, teljes felületére jellemző vp_L szögtartomány és a lábak N számának összefüggése a T_L dőlésponti távolság különböző értékeinél, a

23. ábra: a találmány szerint kialakított palacknál a láb

B szögtartományának függése a bordafalak által elfoglalt teljes T_R szögtartománytól a konstans szilárdságnál a fenékfal-teherhordásnál működő, teljes felületére jellemző ψ_Γ teljes szögtartományok bemutatásával, a

24. ábra: a találmány szerint kialakított palacknál a láb

B szögtartományának függése a bordafalak által elfoglalt teljes T_R szögtartománytól a konstans szilárdságnál a fenékfal-teherhordásnál működő, teljes felületére jellemző \|/_L szögtartományok és a konstans stabilitásra jellemző egyik T_L dőlésponti távolság bemutatásával, a

HU 217 677 Β

25. ábra: a találmány szerint kialakított palacknál a láb

B szögtartományának függése a bordafalak által elfoglalt teljes T_R szögtartománytól a konstans stabilitásra jellemző T_L csúcstávolságok és a konstans szilárdságnál a fenékfal-teherhordásnál működő, teljes felületére jellemző egyik ψ[ teljes szögtartomány bemutatásával, míg a

26. ábra: a találmány szerinti alapelveknek megfelelően egy három támasztó talpfelülettel és három bordafallal kialakított tartály alulnézete.

A találmány alapján túlnyomás alá helyezhető folyadékot befogadó tartályt megfelelő műanyagból, célszerűen polietilén-tereftalátból hozunk létre. Az 1. és 2. ábrán ezt a tartályt két liter térfogatú 10 palack példáján mutatjuk be. A 10 palack szénsavas üdítőitalok befogadására szolgál, így mindenekelőtt a nagy mennyiségben gyártott alkoholmentes üdítőitalok csomagolását végezzük vele. A szénsavas üdítőital szobahőmérsékleten általában legfeljebb 400 kPa nyomáson tölti ki a 10 palack belső terét. A találmány szerinti tartály legfontosabb alkalmazási területét éppen az üdítőitalok csomagolása és különösen a 10 palackhoz hasonló termékek gyártása jelenti, de ez egyáltalában nem zárja ki, hogy az itt bemutatott alapelveket más méretű és alakjában a következőkben meghatározott módok szerint felépülő tartályok létrehozásánál hasznosítsuk.

A 10 palack alapanyaga biaxiálisan orientálható, hőre lágyuló műgyanta, például polietilén-tereftalát, amelyet 8 fröccsöntött előminta formájában készítünk elő, és ezt az 1. ábrán szaggatott vonallal jelöljük be. A 8 fröccsöntött előmintából füvással készítjük el azt a 10 palackot (1. és 2. ábra), amelynek belső terét felülről 12 csavarmenetes lezárással hermetikusan lehet lefedni. A 12 csavarmenetes lezárás alatt a 10 palack 14 kúpos vállrészből, hengeres alakú, 17 középponti tengellyel meghatározott 16 hengeres törzsből és anyagában az előzőekhez kapcsolódó, egybefüggő 18 alsó részből áll.

A 2. ábrán bemutatott módon a 18 alsó rész, amely a 16 hengeres törzshöz anyagában kapcsolódik, 20 kör alakú kerülettel van kiképezve, amelynek átmérője az itt látható példánál egyben a 10 palack külső felületét is meghatározza és nagyságát 11,3 cm-es átmérő jellemzi. A 16 hengeres törzs és a 18 alsó rész között sima átmenet van. A 18 alsó rész 21 fenékfallal van kiképezve, amely nagyjából félgömb alakú, és belőle egymáshoz, valamint a 17 középponti tengelyhez képest szimmetrikusan elhelyezkedő, lefelé kinyúló 22 lábak vannak kivezetve. A lefelé kinyúló 22 lábak mindegyikének végén 24 támasztó talpfelület van kiképezve. A 22 lábak között páronként bordaszerű képződmény van kialakítva, amelyet lényegében lapos 26 bordafal határoz meg (ezt keresztmetszetben az 5A ábra mutatja). A 26 bordafal a 21 fenékfal nagyjából félgömb alakú területének részét képezi. A lapos kialakítás a 26 bordafal esetében nem feltétlenül kötelező, a találmány célja elérhető akkor is, ha 26’ kifelé hajló bordafalat (5B ábra), vagy 26” befelé hajló bordafalat (5C ábra) használunk, ahol viszonylag kis hajlásszöget biztosítunk.

A 3. és 4. ábra a 18 alsó rész felépítésének néhány részletét mutatja be. Látható, hogy a 18 alsó rész sima átmenetben kapcsolódik a 16 hengeres törzshöz, az anyagban törés vagy folytonossági hiány nincs. A 3. ábra egymással szemben fekvő 26 bordafalak párjain keresztül felvett keresztmetszete a 18 alsó résznek, és jól látszik, hogy a bordafalak önmagukban véve félgömb alakúak, ezt az alakot függőleges keresztmetszetükben pontosan követik, vagy a következőkben meghatározott módon attól kismértékben eltérnek. A 4. ábra a 18 alsó részt egymással szemközt fekvő 22 lábak párjain keresztül felvett keresztmetszetben mutatja, és ebből jól látható, hogy a 22 lábak a 26 bordafalakból lefelé kinyúlóan vannak kiképezve. A 18 alsó rész középponti tartományában 28 kupolaszerű kiemelkedés van, amelynek felszínét a 26 bordafalak kapcsolatai határozzák meg, és amely szükség szerint pontosan gömb alakú is lehet. A 22 lábakat lezáró 24 támasztófelületeknek legalább egy része olyan 25 közös síkban fekszik, amelyet vízszintesen orientálva a 10 palack függőleges helyzetbe állítható, ezt a helyzetét megőrzi.

A 18 alsó részt alkotó fal különböző részein az anyag vastagsága meghatározott mértékben változhat, mivel a fuvásos technikával történő előállítás során a teljesen egyenletes falvastagságot biztosítani általában nem lehet. Az előállítási technológia olyan, hogy az előminta alsó részének középpontjába rudat vezetnek be, az az előminta középponti kupola alakú részével érintkezik, majd az előállítás folyamatában a 22 lábakat lefelé és oldalirányban generált légárammal fújják fel. így a 26 bordafalak, amelyek a 21 fenékfal részét képezik, a fúvás folyamatában kevésbé vesznek részt, mint a 22 lábak, ezért t_R vastagságuk valamennyivel nagyobb, mint a 22 lábak t_L vastagsága (ez az 5A ábrán is látható). A 26 bordafalak és a 22 lábak fúvásos kialakításánál rendelkezésre álló anyag relatív mennyiségei ezért igen fontosak, és a találmány megvalósítása szempontjából jelentős szerephez jutnak. Erre a továbbiakban még kitérünk. A rajz ugyan ezt nem mutatja, de a ténylegesen megvalósított 10 palackoknál a 28 kupolaszerű kiemelkedés a 16 hengeres törzs oldalfalánál jóval vastagabb, adott esetben akár négyszeres vastagságú is lehet, a 26 bordafal pedig fokozatosan csökkenő vastagságú, amikor a 16 hengeres törzs fala mentén haladunk a 28 kupolaszerű kiemelkedéstől. A 22 láb külső fala hasonló módon szintén fokozatosan csökkenő vastagságú, ahogy a 16 hengeres törzstől a 24 támasztó talpfelület felé haladunk.

A találmány szerinti tartály lényegében minden erre alkalmas műanyagból létrehozható, de különösen jól valósítható meg poliészterből és még inkább polietiléntereftalát homopolimerjéből vagy kopolimerjéből. A 3-5 tömeg% komonomert tartalmazó polietilén-tereftalát-kopolimereket a szénsavas üdítőitalokat gyártó iparban csomagolóanyagként széles körben hasznosítják. Erre a célra különösen jól megfelelt az Eastman Chemical (Kingsport, TN) 9921 gyártási jelű, valamint a Goodyear Chemical (Akron, OH) 8006 gyártási jelű műgyantája. A tapasztalat szerint egyéb, hőre lágyuló műgyanták is, mint az akrilnitril, a poli(vinil-klorid) vagy a polikarbonátok megfelelhetnek a kitűzött célnak.

A következőkben a találmány szerinti tartályt a rajzon is ábrázolt 10 palack példáján ismertetjük. Először

HU 217 677 Β az ilyen palackokkal szemben támasztott általános követelményekkel foglalkozunk.

1. Az alsó résszel szembeni általános követelmények

A találmány értelmében, mint említettük, egy részből áltó, tehát önmagában véve stabil, megtámasztást nem igénylő 10 palackot terveztünk meg, mégpedig olyat, amely fűvásos technológiával hőre lágyuló műgyantából készíthető el. Ez a 10 palack szénsavas üdítőitalok befogadására szolgál. Figyelembe véve a 10 palack felhasználását, a következő funkcionális követelményeket kell teljesíteni:

- a belső nyomással szembeni ellenállás;

- leejtési ütési ellenállás;

- állási stabilitás;

- fúvásos előállíthatóság;

- kis tömeg.

Az első követelmény annyit jelent, hogy a 10 palacknak tudnia kell mintegy 276 kPa feltöltési nyomásnak és a raktározás során előforduló, általában legfeljebb mintegy 700 kPa nagyságú belső nyomásnak ellenállni. Ez utóbbi nyomásokkal a napra kitett, a meleg helyiségekben elhelyezett palackoknál, szállítás közben és hasonló feltételek mellett kell számolni. A tapasztalat szerint a 10 palack és általában a műanyag palackok leggyengébb részét a 18 alsó rész és benne a fenékfal jelenti. A 18 alsó rész anyaga és különösen a kevéssé orientált anyagból készült bordafalak anyaga öregszik, a nyomás hatására bekövetkező megereszkedés folyamatában deformálódik, és hajlamos kifelé hajlani. Ez a deformáció a palack térfogatát növeli, hatására csökken a folyadékkal kitöltött rész magassága, és ez a fogyasztónál azt a benyomást keltheti, hogy a 10 palackot nem az ígért mértékben töltötték fel, ami a termék piaci eladhatóságát tekintve előnytelen. A kevéssé orientált anyagú bordafalakban, ahova a terhelés nagyobb része jut, a környezeti hatások miatt kis méretű feszültségi repedések is létrejöhetnek. Ha a keresztmetszeti területet (szélesség és vastagság) a bordafalaknál növeljük, ezzel a megereszkedés negatív hatását csökkentjük, a feszültségi repedések ki alakulási lehetőségeit korlátozzuk, de egyúttal a 10 palack előállításának költségét a megnövelt anyagmennyiség emeli. Az is kedvezőtlen, hogy az anyagtól függően a megnövelt anyagmennyiség miatt a fuvásos feldolgozási technológia feltételei romolhatnak, mivel a 22 lábaknál nem a szükséges mennyiségű anyag áll rendelkezésre. Mindezeket a szempontokat a 10 palack tervezése során figyelembe kell venni.

A 10 palacknak leejtéskor bekövetkező ütéssel szemben előírt mértékben ellenállónak kell lennie. Ez annyit jelent, hogy a palackot a szokásos bolti feltételek mellett leejtve az nem törhet össze, benne rés, repedés nem keletkezhet. Ebben a vonatkozásban a 22 láb, illetve a 24 támasztó talpfelület keresztmetszetének növelése (a vastagság és a szélesség növelése) segíthet, de ezt a palack bekerülési költségének növekedésével és/vagy a 26 bordafalakra jutó terület csökkenésével kell megfizetni. Ugyancsak fontos az, hogy a 22 lábak széleinél sima átmenetű és egyenletes sugarú sarokrészek legyenek, mivel ellenkező esetben feszültséggyűjtő helyek alakulnak ki.

Az állási stabilitás, vagyis a fentiekben felsorolt harmadik feltétel a feltöltési technológia során játszik fontos szerepet, mivel meg kell követelni, hogy a 10 palack a töltőgépvonalon történő továbbítás közben álló helyzetét megőrizze. Ez az előírás a használati jellemzők szempontjából is fontos, hiszen a 10 palacknak a boltban, valamint a fogyasztónál, például a hűtőszekrényben szintén nem szabad felborulnia. Felismertük, hogy szükség van egy minimális távolságra a 24 támasztó talpfelület és a 28 kupolaszerű kiemelkedésnek a megtámasztáshoz legközelebbi pontja között, pontosabban a 28 kupolaszerű kiemelkedés középpontját a 24 támasztó talpfelületek 25 közös síkjától legalább egy minimális magasságon kell elhelyezni. Ha a kupolaszerű kiemelkedéstől a 24 támasztó talpfelületeket a kerület mentén kifelé eltoljuk és a talpfelület nagyságát növeljük, ezzel a találmány szerinti tartály 18 alsó részének stabilitását javítjuk, de a méretnövekedés miatt az előállítási folyamat válhat nehézkessé, a 22 láb és a 24 támasztó talpfelület előállítása válik bonyolultabbá, és/vagy a 26 bordafalak részére rendelkezésre álló terület csökken.

A füvással történő feldolgozással kapcsolatos a fentiekben felsorolt negyedik követelmény. A 10 palackot a fuvási technológiával könnyen elő kell tudni állítani és az ezt követően kezelési műveletek sem okozhatnak problémát. A technológiát úgy kell beállítani, hogy a selejtek száma, vagyis általában a 22 láb nem megfelelő alakja miatt elfogadhatatlan termékek mennyisége minimális legyen. Ha a 22 láb méretei kisebbek, ez a fűvási technológiát egyszerűsíti, de egyúttal az állási stabilitást vagy a szilárdságot csökkentheti, tehát nem alakul ki az alakváltozással szemben megfelelő mértékben ellenálló 18 alsó rész. Ezzel ellentétesen, ha a 22 lábak méreteit a fűvási folyamat megkönnyítése céljából megnöveljük, ezzel a szilárdsági jellemzők beállításában fontos 26 bordafalak méreteit csökkentjük.

Az ötödik kritérium a fentiek szerint a tömeg nagysága, ami alapvetően azt jelenti, hogy a lehető legkisebb anyagmennyiségből kell a 10 palackot előállítani. Ez a költségek szempontjából fontos. Ha a 18 alsó részt erősebbre és stabilabbra választjuk, ezzel a költségeket növeljük, mivel nagyobb mennyiségű anyagra van szükség. A szénsavas üdítőitalokat gyártó ipar és a kereskedelem szempontjából az ár olyan lényegi tényező, amit elsődlegesen kell figyelembe venni, de természetesen oly módon, hogy a 10 palackkal szembeni funkcionális követelmények teljesíthetők maradjanak.

A találmány szerinti tartály kialakítása során a 18 alsó rész megtervezésekor a fenti követelményeket mindenkor komolyan meg kell fontolni. A találmány is alapvetően a 18 alsó rész kialakítására tesz javaslatot, amikor annak méreteit, alakját, a benne létrehozott 22 lábak és 26 bordafalak méreteit és alakját meghatározza.

2. A 18 alsó rész méretezése

Az alakváltozással járó szilárdsági problémák legfontosabb jellemzőit a 6., 7., 8. ábrák kapcsán mutatjuk be, ahol megtámasztott talpfelülettel ellátott, szénsavas üdítőitalok befogadására szolgáló 50, 50’ palack látható. Az 50 palack (6. ábra) a találmány szerinti tartálynak

HU 217 677 Β feltöltés nélküli, tehát szénsavas üdítőitalt nem tartalmazó változata. A szénsavas üdítőitallal történő feltöltés után a 7. ábrán bemutatott 50’ palackot kapjuk. Az előzőekhez hasonlóan az 50, 50’ palack 52 csavarmenetes lezárással van ellátva, amelyhez 54 kúpos vállrész, 56, 56’ hengeres törzs és ez utóbbival egybefüggő, vele 67, 67’ átmeneti tartományon át csatlakozó 58 alsó rész kapcsolódik. Az 58 alsó rész 60 fenékfallal van kialakítva, amelyhez több, lefelé kinyúló 62 láb kapcsolódik, és a 62 lábak mindegyikét 64 támasztó talpfelület zárja le. A 64 támasztó talpfelületek és a 62 lábak 66, illetve 66’ bordafalak között helyezkednek el, amelyeket a 60 fenékfal határoz meg, és amelyek 69, 69’ kupolaszerű kiemelkedésben végződnek, amely a 62 lábak között van. Az 50, 50’ palackra 57 középponti tengely jellemző, amely szimmetriatengelyt alkot, és szokásos helyzetben függőleges vonalú. Az 57 középponti tengely határozza meg függőleges elrendezésű 50, 50’ palack esetén az azt kitöltő folyadék és az 50, 50’ palack CG tömegközéppontját, amely a 64 támasztó talpfelületeket befogadó 65 közös síktól H_CG távolságon van (6. ábra). A szénsavas üdítőital az 50 palackot szaggatott vonallal jelölt 68 töltési szintig telíti.

Az 50’ palack feltöltése után a szénsavas üdítőital a belső teret 68’ töltési szintig telíti. A feltöltést követően az 50 palack alakja tehát a kiindulásihoz képest a belső nyomás hatására megváltozik (7. ábra). A megváltozott méretű 50’ palackban a 68’ töltési szint a 6. ábrán látható 68 töltési szint alá kerül, amint ezt összehasonlításképpen a 8. ábra bemutatja. Az 50’ palackban 56’ hengeres törzs van, amely a 67’ átmeneti tartománnyal csatlakozik a 66’ bordafallal.

A lejátszódó folyamatok bemutatásának megkönynyítése érdekében a 8. ábrán a 6. és a 7. ábrán bemutatott 50 és 50’ palackokat egymásra rajzolva mutatjuk be. Az 50 palack alakját közvetlenül a feltöltés után veszi fel, míg az 50’ palack megereszkedett alakja a lassú alakváltozás eredményeként jön létre. A 8. ábrából könnyen megállapítható, hogy az 50’ palackban az 50 palackhoz képest mely méretek változnak. Az 50 palackot folytonos vonallal, míg az 50’ palackot a hozzá tartozó egységekkel együtt szaggatott vonallal jelöljük. A méretváltozások alapvetően leginkább az 58 és 58’ alsó részt érintik, és különösen a 67 és 67’ átmeneti tartományt. A 66 bordafalak az 50 palacknál kifelé deformálódnak, és így a 67 átmeneti tartományhoz képest az 50’ palacknál a 66’ bordafalak a 67’ átmeneti tartományban jelentős alakváltozáson mennek át. Ez annyit jelent, hogy a 67’ átmeneti tartomány lényegében az 56’ hengeres törzzsel azonos alakú és méretű falrésszé válik. A 66 és 66’ bordafalak, mint említettük, a 69, 69’ kupolaszerű kiemelkedéseket határozzák meg, mégpedig az 58 és 58’ alsó rész középső zónájában, itt kifelé történő haj lás figyelhető meg, és adott esetben ez olyan mértékű lehet, hogy a 69’ kupolaszerű kiemelkedés a 64 támasztó talpfelületeket befogadó 65 közös síkig mozdul el, vagyis az 50’ palack nem megfelelő tervezés esetén akár instabillá válhat, felborulhat.

Az 58, illetve 58’ alsó részben a megereszkedés során a lassú alakváltozás lezárulásakor bekövetkező deformációk redukálása céljából ezt a részt a találmány értemében célszerűen a 9A, 9B és 10. ábrán bemutatott félgömb alakúra formáljuk, vagy adott esetben a 11B és 12. ábrán látható részben gömbi felületű (gömbsüveget tartalmazó) alakot választjuk. Az 58, 58’ alsó rész alakja és vele együtt a 66, 66’ bordafalak alakja mindkét változatnál félgömbnek felel meg, vagy ahhoz közel áll.

A 9A ábrán, vagyis jobb oldalon, négy 64 támasztó talpfelülettel ellátott és teljes mértékben félgömb alakú 58 alsó résszel kiképzett palackot mutatunk be, míg a 9B ábrán ugyanilyen jellegű, de részben gömbi felületű 58 alsó résszel kiképzett palackot. Mindkét esetben folyamatos vonallal a feltöltést közvetlenül követően felvett alakot, szaggatott vonallal a megereszkedés után, a folyamatos alakváltozás következtében felvett alakot mutatjuk be. A 9A ábra szerint a 80 alapszint R sugarával meghatározott félgömb alakú 82 fenékfalat hozunk létre, ahol az R sugár ugyanakkora, mint a 16(1. ábra) vagy 56 (6. ábra) hengeres törzs sugara. Az R sugár egyúttal alapállapotban a 82 fenékfal 88 magasságát határozza meg. A feltöltött palack megereszkedése után a 80 alapszintből 80’ alapszint alakul ki, vagyis a 82 fenékfal 81 felső széle megereszkedett 82’ fenékfal megnövelt nagyságú 81’ felső szélévé alakul át. A 82, illetve 82’ fenékfalhoz 83, illetve 83’ lábak kapcsolódnak, amelyeket 84, illetve 84’ támasztófelületek zárnak le. A 83 és 83’ lábak között 85, illetve 85’ bordafalak vannak, amelyek 86, illetve 86’ átmeneti tartományban mennek át a hengeres törzsbe, illetve alul 87, 87’ kupolaszerű kiemelkedésben végződnek. A feltöltés utáni megereszkedést követően a 86’ átmeneti tartomány a 83’ lábbal egy vonalba kerül, és sugara azonos lesz a 16 hengeres törzs (1. ábra) sugarával, vagyis itt a bordafaljelleg megszűnik. Ezt keresztmetszetben a 9C ábrán mutatjuk be, ahol látható, hogy míg kezdetben a 86 átmeneti tartományhoz Χ,-Υ,-Ζ, háromszög tartozott, ez a megereszkedés után olyan Xf-Z,’ ívvé alakult át, amelyből már a kezdeti, a 86 átmeneti tartomány bordaszerű jellegét adó X]-Y_t vonal hiányzik. Ez annyit jelent, hogy a 86’ átmeneti tartomány és a 83’ láb egy vonalba kerül, azok X,’ pontnál találkoznak. A 86 átmeneti tartománynak ez a kitágulása alapvetően nemkívánatos, mivel ezzel a 68 töltési szint magassága 68’ töltési szintre süllyed le, és egyúttal a 86 átmeneti tartomány a 18 alsó rész viszonylag gyenge pontját képezi.

A 9B ábrán a 9A ábrához hasonlóan olyan 18 alsó részt mutatunk be, amelynél 92 fenékfal 95 bordafalat tartalmaz, és ez 96 átmeneti tartománnyal kapcsolódik a találmány szerinti tartály 16 (1. ábra) vagy 56 (6. ábra) hengeres törzséhez. A 96 átmeneti tartomány ez esetben a 9A ábrán bemutatott változathoz képest jóval kisebb, és így az egyenes vonalú 86’ átmeneti tartománynak megfelelő 96’ átmeneti tartomány is kisebb. Ez a 18 alsó rész 91 felső széllel határolt 90 alapszinthez kapcsolódóan a 96 átmeneti tartományt, a 95 bordafalat és a 92 fenékfalat tartalmazza, amely 97 kupolaszerű kiemelkedésben végződik. A 95 bordafalhoz 94 támasztófelületben végződő 93 lábak kapcsolódnak.

HU 217 677 Β

A találmány szerinti tartály feltöltése után a 90 alapszint hosszúsága megnövekszik, a 91’ felső széllel meghatározott 90’ alapszintté alakul, amelyhez lényegében egyenes vonalú 96’ átmeneti tartományon át megereszkedett 92’ fenékfal 95’ bordafala kapcsolódik. A megereszkedés miatt a 94 támasztófelület a 93 lábbal együtt eltolódik, és belőlük megnövekedett méretű 94’ támasztófelület és kitolódott 93’ láb válik. A 96 átmeneti tartomány a feltöltetlen tartály esetében U és Z₂ pontok között lényegében egyenes vonalú felülettel határolt. A Z₂ pont fölött kismértékben meggörbül, és így függőlegessé válik, ott a hengeres törzshöz folyamatos átmenettel kapcsolódik. Mindezek eredményeként a 9A ábrán bemutatott elrendezéshez képest jelentős mértékben csökkentett 98 magasságú struktúra alakul ki. A 96 átmeneti tartományt X₂-Y₂-Z₂ háromszög határozza meg, amelyből a tartály megereszkedése után X₂’-Z₂’ ív jön létre, és itt a 96’ átmeneti tartomány külső széle a 93’ láb külső szélével egy vonalba kerül. A térfogat-növekedés ez esetben tehát jóval kisebb, mint amekkora a 9A ábrán bemutatott elrendezésnél bekövetkezik.

A találmány szerinti tartálynál CL középponti tengely (az 1. ábrán 17, a 6. ábrán 57 középponti tengely) jelenti a méretezés kiindulópontját. Ehhez képest határozzuk meg az R sugarat. Ha a találmány szerinti tartály átmérője mintegy 7,6 cm (3”) alatt marad, célszerű, ha a 96 átmeneti tartományt a pontosan félgömböt követő kialakításnál a CL középponti tengelyen kijelölhető középponthoz képest olyan Θ szöggel meghatározott pozíciónál kezdjük meg, amelynek értéke 35° és 70° között van. Ha viszont a találmány szerinti tartály átmérője az említett mintegy 7,6 cm-nél nagyobb, a θ szög értéke célszerűen 50° és 70° között van. A 10. ábrán B és C elrendezés a 9B ábra szerint módosított alakú 92 fenékfal kialakításának két példáját jelenti, mégpedig a teljes mértékben félgömb alakú 82 fenékfallal létrehozott A elrendezéssel összehasonlításban. A 82 fenékfalat és a hozzá tartozó 80 alapszintet a folyamatos vonal jelöli. Ez esetben a találmány szerinti tartály 18 alsó része H_A magasságú, a 0 szög értéke 90°. Szaggatott vonallal mutatjuk be a 9B ábra szerint kialakított, 92 fenékfallal ellátott B elrendezésű tartályt, amelynél a 18 alsó rész H_B magasságú, a 0 szög értéke ebben az esetben 60°. Pontozott vonallal mutatjuk be szintén a 9B ábra szerint kialakított, 92 fenékfallal ellátott, C elrendezésű tartályt, amelynél a 18 alsó rész H_c magasságú, a 0 szög értéke ebben az esetben 45°. Jól látható, hogy H_A>H_B>H_C. A B és C elrendezésnél a részben gömbi felületű 92 fenékfalat hasznosítjuk. Általában a feszültség csökkentését a növekvő 0 szöggel biztosíthatjuk, mivel a növekvő 0 szög a tökéletes félgömb alakhoz való fokozatos közelítést jellemzi. A találmány szerinti tartálynál a 18 alsó rész legerősebb szerkezetét a láb nélküli kialakítás teszi lehetővé. Ha tehát a találmány szerinti tartályt nagyobb nyomású folyadék befogadására kell alkalmassá tenni, célszerű, ha a 0 szög értéke viszonylag nagy, általában legalább 70°. Ha a nyomás kis értékű, a kisebb θ szögek ugyancsak kedvező eredményeket hoznak. A 0 szög csökkentése tehát a megereszkedési folyamatot lassítja, korlátozza, de egyúttal a feszültségi repedések létrejöttére való hajlam fokozódik, vagyis egyensúlyba kell hozni a feszültségi repedések kialakulási hajlamának korlátozására és a térfogat változásának kiküszöbölésére irányuló törekvéseket.

A megereszkedés mértékének csökkentésére nemcsak a 9B ábra szerinti megoldás alkalmas, hanem a 1 IB ábra szerinti elrendezés is erre szolgál. AHA ábra a 9A ábrával azonos, benne azonban a metszeti rész hiányzik, és külön jelöljük a 82 fenékfal R sugarát. AHA ábra szerint 80 alapszinttel meghatározott 88 magasságú, alapvetően félgömb alakú szerkezetet kapunk, amelynél megereszkedés után megnövekedett méretű 80’ alapszint alakul ki. A 1 IB ábrán a találmány szerinti tartály gömbsüveg alakú 18 alsó részét mutatjuk be közvetlenül folyadékkal történő feltöltés után, illetve a megereszkedési folyamat végén. A gömbsüveget 100 alapszint, illetve azt meghatározó 101 felső szél határolja, amely 106 átmeneti tartományon keresztül 105 bordafalat befogadó 102 fenékfalba megy át, és ez utóbbi 107 kupolaszerű kiemelkedésben végződik. A 102 fenékfalhoz 104 támasztófelülettel lezárt 103 láb kapcsolódik. Amíg a 11A ábra szerinti elrendezésnél a 80 alapszinthez a félgömb R sugara tartozik, addig a 100 alapszintnél a 102 fenékfalat meghatározó sugár értéke KR, ahol K> 1. Látható, hogy itt a 102 fenékfal levágott félgömböt, gömbsüvegnek tekinthető felületet határoz meg. A gömbsüveg 108 magassággal jellemezhető, amely kisebb, mint a 11A ábra szerinti elrendezésnél jellemző és az R sugárral egyenlő 88 magasság. A 11B ábra szerinti elrendezésnél megereszkedés után 101’ felső széllel határolt 100’ alapszint jön létre, amelyhez kitágult 102’ fenékfal részét képező 105’ bordafal és ez utóbbit lezáró 106’ átmeneti tartomány kapcsolódik. A 105’ bordafalból 104’ támasztófelülettel lezárt 103’ láb nyúl ki. A 106 átmeneti tartomány ez esetben is Z₃ pont felett kis sugárral megy át a találmány szerinti tartály hengeres törzsébe (amelyet az 1. ábrán 16, a 6. ábrán 56 hengeres törzs jelképez). A találmány szerinti tartálynál közvetlenül feltöltés után a 105 fenékfalban a 106 átmeneti tartományt X₃-Y₃-Z₃ háromszög jelöli ki, amely megereszkedés után a 103’ láb folytatását jelentő X₃'-Z₃' ívvé alakul át. így a 105’ bordafal és a 103’ láb megereszkedés után lényegében azonos felületben kapcsolódik egymáshoz. Jól látható, hogy ez esetben is a térfogat-növekedést sikerült jelentősen lecsökkenteni a 9A, illetve a 11A ábrán bemutatott X, -Y, —Z, háromszöghöz képest.

A 1 IB ábrán a KR nagyságú sugár kiindulási pontját olyan φ szög határozza meg, amelynek kiindulási pontját a CL középponti tengelyen a 107 kupolaszerű kiemelkedéstől számított KR nagyságú távolság jelöli ki. A 12. ábra a 0 és a φ szög összefüggéseire mutat rá. Néhány példakénti érték a következő:

θ szög	K tényező	ψ szög
35	1,283	51,23
40	1,204	56,17
50	1,105	64,92

HU 217 677 Β

Táblázat (folytatás)

θ szög	K tényező	ψ szög
60	1,049	72,41
70	1,019	78,95

Ez a táblázat a következő összefüggésekből adódik:

amelyek a 12. ábrán bemutatott geometriai elrendezésből vezethetők le. A tapasztalat azt mutatja, hogy a K tényező legkedvezőbb értékei 1,019 és 1,283 között vannak, ha a találmány szerinti tartály átmérője mintegy 2,6 cm (3”) alatt marad, amikor is a φ szög értéke mintegy 80° és 50° között van, míg nagyobb átmérők esetén, vagyis legalább mintegy 7,6 cm átmérő biztosításakor a K értéke 1,019 és 1,105 között van, amikor is a φ szög értéke mintegy 80° és mintegy 65° között van.

A 82, 102, 92 fenékfal kialakításánál nem feltétlenül kell a félgömb alakra gondolni. Adott esetben előnyös lehet, ha a találmány szerinti tartály R sugarú 16 hengeres törzséhez kapcsolódóan az R sugárnál nagyobb R’ nagytengellyel jellemzett ellipszis alakot hozunk létre, ahol az R’ nagytengelyt a találmány szerinti tartály 17 középponti tengelyének végpontjától mérjük fel. Amikor a leírásban és az igénypontokban a „legalább részben gömbi felületű” kifejezést használjuk, akkor a szabályos félgömbön kívül a 9B és 1 IB ábra módosított (gömbsüvegre emlékeztető) félgömbjét és az elliptikus alakot ugyancsak értjük ezen. Különösen előnyösnek tartjuk azonban azokat az alakokat, amelyeknél a 18 alsó rész magassága csökken, és mindenekelőtt a 9B és 11B ábra szerinti, részben gömbi felületű 92, 92’, illetve 102, 102’ fenékfalakra gondolunk.

A 26 bordafallal és 28 kupolaszerű kiemelkedéssel, valamint a 27 átmeneti résszel kialakított, legalább részben gömbi felületű 21 fenékfalnál igen fontos, hogy az sima felületű legyen, benne szakadások, lépcsőzetes felületi elemek vagy folytonossági hiányok ne legyenek, mivel ezek a felületi hiányosságok a károsító hatásokat koncentráló bevezetési helyeknek számítanak, és jelenlétük miatt a találmány szerinti tartály lehető leggondosabb méretezése sem elegendő a törés megelőzéséhez. Ennek megfelelően a görbe vonalú (félgömb alakú) és az egyenes szakaszok között sima átmenetet kell biztosítani, továbbá a 22 lábak és a 26 bordafalak között törések ugyancsak nem lehetnek.

3. A bordafalak és a lábak méretezése

A 18 alsó rész strukturális szilárdsága, a 10 palack tömege és felállításkor kialakuló stabilitása, továbbá előállíthatósága azok a tényezők, amelyek a találmány szerinti tartálynál a 22 lábak és a 26 bordafalak méreteit, illetve számát, alakját meghatározzák.

A 13. ábrán vázlatosan alulnézetben mutatjuk be a találmány szerint kialakított 10 palack egy részletét, amelyen egy 22 láb és vele szomszédosán két 26 bordafal látható. Ez a 2. ábrához hasonló négy 22 lábbal és négy 26 bordafallal létrehozott változat. Az itt bemutatott 18 alsó részben a 28 kupolaszerű kiemelkedést D középpont jellemzi, amelyhez képest 20 kör alakú kerület jelölhető ki, és ez utóbbi mentén a 16 hengeres törzs kapcsolódik a 18 alsó rész 21 fenékfalával. Mindegyik 22 lábhoz B szögtartomány tartozik, amelyet úgy határozhatunk meg, mint a kis sugarú 27 átmeneti részt tartalmazó, a megdőlt 23 ferde oldalfal, valamint a 22 láb és a 26 bordafal közötti részt. A felépítés olyan, hogy a 26 bordafal vízszintes keresztmetszetben lényegében egyenes vonalú képződményt alkot, mint az az 5. ábrán látható, és a 22 lábak párjait köti össze. A 26 bordafalak mindegyik feléhez C szögtartományt rendelhetünk, és a felépítésből az következik, hogy B+2C=A, ahol A az egy 22 lábra és a vele szomszédos fél 26 bordafalakra jutó szögtartomány, vagyis az adott esetben, négy 22 láb szimmetrikus elrendezését feltételezve A=90°. A 24 támasztó talpfelület méretezésében D_F szögtartományt és W_F szélességet kell figyelembe venni, ahol a D_F szögtartományt 32 oldalszélek, a W_F szélességet 30 belső és 31 külső szél alapján határozhatjuk meg.

A 13. ábrán bemutatott kiviteli alaknál a 26 bordafalak nagyjából téglalap alakúak, és elrendezésük olyan, hogy a D középponttól kiindulva a 20 kör alakú kerületig, tehát a 16 hengeres törzsig haladva az általuk elfoglalt területet azonos nagyságú szögtartománnyal lehet jelölni. Ez a kialakítás előnyös, de más lehetőségek is megvalósíthatók, hiszen a 26 bordafalak úgy is kialakíthatók, hogy radiális irányban egymással párhuzamos oldalaik vannak, vagy a radiális irányra merőlegesen, tehát transzverzálisán változó szélességű részekkel vannak kiképezve. A 26 bordafalhoz tartozó C szögtartományok méretezése azért fontos, mivel ezzel a megereszkedési folyamattal szembeni ellenállás, illetve az ütésállóság javítható, pontosabban befolyásolható. Az említett igénybevételek szempontjából a 26 bordafal legfontosabb területeit a 18 alsó részben a 14. ábra alapján mutatjuk be. Itt látható, hogy a 22 láb és a 21 fenékfal I pontban, míg a 24 támasztó talpfelület a 25 közös síkkal G’ pontban érintkezik. A 14. ábrán a 26 bordafal és a 22 láb belső falának elválási pontját mutatjuk be, míg a G’ ponthoz a 24 támasztó talp felület külső széle tartozik. A I ponthoz a 13. ábra szerint belső koncentrikus kör, a G’ ponthoz 3 külső koncentrikus kör tartozik. A 26 bordafalnak a 2 belső és a külső koncentrikus körrel kijelölt tartományában a legnagyobb a feszültségi repedések kialakulásának veszélye. Ezért a leírásban és az igénypontokban a 26 bordafalhoz tartozó átlagos szögtartományt úgy tekintjük, mint a 2 belső és a 3 külső koncentrikus kör közötti tartományra vonatkozó átlagot, amely a 20 kör alakú kerület és a D középpont közötti távolságnak mintegy 25%-ától mintegy 65%-áig terjed. A 26 bordafalnak ezt az itt bemutatott szögletes alakját az jellemzi, hogy radiális irányban a szögtartomány mindenütt ugyanazt az átlagos értéket veszi fel.

3a. Strukturális szilárdság és a 18 alsó rész tömege

A 22 lábat és a 26 bordafalat tartalmazó 18 alsó résznél a belső nyomásból származó terhelést alapvetően a 26 bordafalak veszik fel. Nyilvánvaló azonban,

HU 217 677 Β hogy a terhelésből a 22 lábakra is jut. A 22 lábak terheléshordozó képességét elméletileg a 26 bordafalakhoz rendelhető K._L ekvivalens szögtartománnyal határozhatjuk meg, vagyis a terhelés hordozásában szerepet játszó teljes szögtartományt a _Vl=N(2C + K_l)=T_r+NK_l, ahol N a 22 lábak száma, 2C a 26 bordafalakhoz tartozó szögtartomány teljes nagysága, T_R pedig a 26 bordafalak teljes szögtartománya. Általában megállapítható, hogy K_L ekvivalens szögtartomány értéke a 22 lábak szinte bármely alakjánál 8° és 16° között van.

A találmány szerinti tartály 18 alsó részének strukturális szilárdsága, vagyis a nyomás közben kialakuló megereszkedéssel szembeni ellenállása a ψ_Ε szögtartomány teljes értékével arányos, és függ a 26 bordafal t_R vastagságától (lásd 5. ábra). Ha a 18 alsó rész teljes mértékben félgömb alakú, vagyis nincsenek benne 22 lábak, a T_R szögtartomány 360° lehetne, amelynél a teljes t₃₆₀ falvastagságot t₃₆₀=PR/2a_max hányadosként fejezhetjük ki, ahol P a találmány szerinti tartályban uralkodó belső nyomás, R a tartály sugara és a_max az adott anyagra megengedett és attól függően kifejezhető maximális megengedhető feszültség. Ha viszont a 18 alsó részt 22 lábakkal hozzuk létre, a lábak N számától függően a 26 bordafal t_N vastagságát t_N=(PR/a_max) (180/ψ_Ε) formában fejezhetjük ki, vagyis a 26 bordafal vastagsága fordítva arányos a ψρ szögtartomány értékével, tehát a terhelést hordozó tartomány nagyságára jellemző ekvivalens szög értékével.

A találmány szerinti tartály 18 alsó részének tömegére ezek után a W=A_st_Nd kifejezéssel meghatározott becslést adhatjuk, ahol A_s a találmány szerinti tartály 18 alsó részéhez a 22 lábak nélkül rendelhető felületi tartomány, t_N a 26 bordafal vastagsága, míg d a tartály létrehozásához felhasznált anyag sűrűsége. Ha a tartály alakját és anyagát ismertnek tételezhetjük fel, a 18 alsó rész W tömegét lényegében a ψρ szögtartomány nagysága határozza meg, amellyel az fordítva arányos.

A 9B és 1 IB ábrán bemutatott részben gömbi felületű 82 és 102 fenékfal esetében is az igénybevételek elemzése hasonlóan végezhető el. Várható, hogy a q szög csökkenésével a 18 alsó részben keletkező feszültségek nőnek. A 11B ábrán látható gömbsüveg alakú 102 fenékfalnál a K tényező értékének változásával várhatók a feszültségek változásai. Mindezeket úgy fejezhetjük ki, hogy S_F alaktényező bevezetésével a t_N vastagságra a fenti adott képletet a t_N=(PR/c_max)(180/v_L)S_F formában fejezhetjük ki, ahol az S_F alaktényező a 18 alsó rész alakjától függő értéket vesz fel. Ha a 22 lábakkal ellátott 18 alsó résznél a 26 bordafal függőleges keresztmetszete a tökéletes félgömbnek felel meg, S_F értéke 1. Minden más alakra az S_F> 1 alapfeltétel érvényesül. Ha a 18 alsó rész alakja jól meghatározható, továbbra is érvényes az a megállapítás, hogy a 26 bordafal t_N vastagsága a ψ₍ szöggel, tehát a terhelés ekvivalens szögtartományával fordítva arányosan változik.

Amennyiben a találmány szerinti tartály gyártása során alapvető optimalizálási tényezőnek a költségeket tekintjük, a ψρ szögtartomány növelhető, aminek eredményeként a szilárdság javul, míg a kisebb tömeg elérése céljából a 26 bordafal vastagságában végrehajtott csökkentés a költségek csökkentését eredményezi, hiszen kisebb mennyiségű anyag bekerülési költsége kisebb. A találmány szerinti tartály tervezése során azonban vigyázni kell arra, hogy a 68 töltési szintet kijelölő vonal egy adott határ alá ne süllyedjen. Nyilvánvaló, hogy számos szempont miatt célszerű a 68 töltési szintet kijelölő vonal süllyedésének megakadályozása, vagyis a megereszkedési folyamat korlátozása. Ebből a szempontból a 26 bordafal keresztmetszete a lényeges, vagyis a rá jellemző szélesség és a vastagság, amelyeket növelni kell, de ez egyértelműen a költségek növekedésével jár, hiszen a nagyobb mennyiségű anyag megmunkálása igényesebb, bekerülési költsége nagyobb.

3b. Mechanikai stabilitás és előállíthatóság

A 22 lábak és a hozzájuk tartozó 24 támasztó talpfelületek alakját és méretét mindenekelőtt az elkészült tartály (10 palack) mechanikai stabilitását és a fúvásos, fröccsöntéses előállítási technológia igényeit szem előtt tartva kell meghatározni. A 13. és 14. ábra ebben a vonatkozásban is útmutatást ad. A 14. ábrán egyetlen 22 láb keresztmetszetét láthatjuk, mégpedig a találmány szerint kialakított, négy 22 lábat tartalmazó 10 palacknál. A 14. ábra alapján a találmány szerinti tartály tervezésekor figyelembe veendő tényezők a következők :

- a 25 közös sík és a D középpont közötti H_D magasság;

- a D középpont, illetve az azt befogadó CL középponti tengely és a 24 támasztó talpfelület külső széle közötti L_F csúcstávolság, amelyet adott esetben az a G’ pont határoz meg, ahol az R sugárral meghatározott függőleges vonal a 24 támasztó talpfelületet átmetszi, és amit a 13. ábrán a 31 külső szél jelöl ki;

- a 24 támasztó talpfelület 31 külső szélével meghatározott D_F szögtartomány, amelynek meghatározásában lényeges a 24 támasztó talpfelület alakja - az ábrán a 24 támasztó talp felület görbe vonalakkal kijelölt trapéz, amelynek 32 oldalszélei azonos nagyságúak és belül rövidebb 30 belső szél, kívül hosszabb 31 külső szél íve határolja;

- a 24 támasztó talpfelületnek a 30 belső szél és a 31 külső szél távolságával meghatározott W_F szélessége, amely a jelen esetben a 32 oldalszélek hosszával azonos; valamint

- a 24 támasztó talpfelületnek a 25 közös síkkal bezárt θρ hajlásszöge.

A 14. ábra keresztmetszeti rajzán jól látható, hogy a 22 lábban a 33 kupolaszerű kiemelkedéshez kapcsolódóan a 26 bordafalhoz kapcsolódóan 37 hátsó fal van kiképezve, amely R_T sugárral induló 34 alsó széllel csatlakozik, ahol a legalább részben gömbi felületű 21 fenékfalból indul ki. A 34 alsó szél általában egyenes vonalú, de I és J pont között szükség szerint görbe is lehet. Végén Rj sugarú rész van kiképezve, a J és G’ pontok között pedig a W_F szélességű 24 támasztó talpfelület helyezkedik el. A G’ ponton, amely G és K pontok között jelölhető ki, R_c sugarú ív húzható, amely átmenetet képez a 34 alsó szél és az Rq sugarú ívhez kapcsolódó

HU 217 677 Β és célszerűen szintén ívelt 35 külső oldalfal között. Ez utóbbi R_z sugarú ívnél sima átmenettel tangenciálisan megy át a 16 hengeres törzsbe. A 26 bordafal függőleges keresztmetszetben a D középponttól kiindulóan tartalmazza a 33 kupolaszerű kiemelkedést, az ezzel kapcsolódó, tisztán félgömb alakú 37 hátsó falat, amely X pontig terjed. Az X pontot a CL középponti tengelyen a D középponttól kijelölt R távolságban fekvő pontból húzott sugárral meghatározott q szög jelöli ki, majd az X ponttól kezdődően 38 csatlakozó falrész húzódik Z pontig, ahol az R_z sugarú ív mentén az anyag átmegy a 16 hengeres törzsbe.

Ha a találmány szerinti tartályt négy 22 lábbal és 24 támasztó talpfelülettel hozzuk létre, a 18 alsó rész anyagában van annyi tartalék, amelyből a 24 támasztó talpfelület méretei megnövelhetők, illetve amelynek alapján a 22 lábak kifelé történő megnyújtásával a 24 támasztó talpfelületek a középponttól távolabbra vihetők. Ezzel az elkészült termék mechanikai stabilitása növelhető, egyúttal viszont megőrizhető a könnyű feldolgozhatóság. Ez az előny természetesen fordítva is megfogalmazható, vagyis az előállíthatóság állandó szintje mellett a 24 támasztó talpfelületek távolsága és pozíciója állandó szinten tartható. A fentiek szerint a 24 támasztó talpfelületek W_F szélessége és/vagy D_F szögtartománya növelhető, adott esetben az egész talp felülete legalábbis a 31 külső szél mentén kifelé eltolható a 20 kör alakú kerület irányában, vagyis az L_F csúcstávolság növelhető.

A 34 alsó szél, amely a 24 támasztó talpfelületet és a 33 kupolaszerű kiemelkedést köti össze, célszerűen folyamatos vonalat alkot, felülete sima, a 25 közös síkkal, amelyen a 24 támasztó talpfelület nyugszik, hegyesszöget zár be. Ez a hegyesszög célszerűen legalább 10° körüli, előnyösen legfeljebb 60° körüli értéket vesz fel, a különösen ajánlott értéktartomány határai mintegy 15° és mintegy 30°.

3c. A T_L dölésponti távolság

A 24 támasztó talpfelületek számának csökkentésével az L_f csúcstávolságot általában rövidíteni kell, ami viszont a palack állási stabilitását rontja. A találmány szerinti megoldást hasznosítva azonban a 24 támasztó talpfelület alakja és elrendezése úgy választható meg, hogy nincs szükség az L_F csúcstávolság csökkentésére.

A 15. ábra a 10 palackot mutatja be oldalnézetben. A 17 középponti tengelyen CG tömegközéppont jelölhető ki, amelyhez a 25 közös síktól vett H_co magasság tartozik. A 10 palack normál helyzetében a 25 közös síkon áll. Az ábrán a 10 palackot azzal a maximális megdőléssel mutatjuk be, amelynél még egyensúlyi állapota fenntartható, tehát nem dől el. Erre az állapotra θ dőlésponti szög jellemző. A θ dőlésponti szöget úgy határozzuk meg, mint a 17 középponti tengely és a megdőlt állapothoz tartozó 17' középponti tengely közötti szöget, ahol a megdőlt állapotot határhelyzetként értelmezzük, amelynél még a 10 palack nem borul fel. A θ csúcsszög ennek megfelelően a 10 palack stabilitásának jellemzésére alkalmas: minél nagyobb a θ dőlésponti szög értéke, annál jobb a 10 palack mechanikai stabilitása.

A 15. ábrán feltüntetjük azt a T_L dőlésponti távolságot, amelyet a 17 középponti tengelyen kijelölt D középpont és két szomszédos 24 támasztó talpfelület 31 külső széléhez húzott érintő közötti távolságként határozunk meg. A legkisebb T_L dőlésponti távolság két 24 támasztó talpfelületet tekintve a 18. ábra vázlatos rajza alapján adható meg. A T_L dőlésponti távolság ennek megfelelően a θ dőlésponti szög függvénye, továbbá függ a tömegközéppont H_CG magasságtól, mégpedig a T_L=H_CGtgö_T képlet szerint.

Összehasonlítási célokból a 16., 17. és 18. ábrán a T_L dőlésponti távolság meghatározását az ismert hat, öt és a javasolt négy 24 támasztó talpfelülettel kialakított 10 palackoknál mutatjuk be. Itt alapul azt a két liter térfogatú 10 palackot tekintjük, amelynek magassága 30,16 cm, átmérője 10,9 cm és a CG tömegközépponthoz tartozó H_cg magasság értéke 14,33 cm. A 16., 17. és 18. ábrából látszik, hogy egy 22 lábhoz és a vele kapcsolódó fél 26 bordafalakhoz A szögtartomány tartozik, amelynek értéke A=360°/N, ahol N a 22 lábak száma, D_F a 24 támasztó talpfelülethez tartozó szögtartomány és L_F a D középponttól a 24 támasztó talpfelület 31 külső széléig vett csúcstávolság.

A hat támasztó talpfelülettel ellátott megoldásnál (16. ábra) a T_L dőlésponti távolság értéke 3,18 cm, az öt támasztó talpfelülettel kialakított palacknál (17. ábra) a T_L dőlésponti távolság értéke 3,16 cm-re csökken le, ami a megnövelt számú láb alkalmazásának következménye, és akkor is ennyi, ha a támasztó talpfelületet kifelé távolítjuk el, mégpedig ekkor az öt támasztó talpfelülettel ellátott megoldásnál az L_F csúcstávolság értéke 3,54 cm, míg a hat támasztó talpfelülettel ellátott változatnál ez 3,45 cm. A támasztó talpfelülethez tartozó D_f szögtartomány az öt támasztó talpfelülettel kialakított megoldásnál D_F= 17,0°, míg a hat támasztó talpfelülettel létrehozott palacknál D_F= 11,34°. A találmány szerint megvalósított és végeredményben négy 24 támasztó talpfelülettel ellátott 10 palacknál a T_L dőlésponti távolság értéke már nem csökken, az az öt támasztó talpfelülettel kialakított palackra jellemző T_l=3,16 cm értéket veszi fel, és ez akkor is megőrizhető, ha a 24 támasztó talpfelületet a 20 kör alakú körvonalhoz közelítve jelentős mértékben eltávolítjuk a 17 középponti tengelytől, amikor az L_F csúcstávolság például L_F=3,82 cm, ami az öt támasztó talpfelülettel kialakított megoldásra jellemző 3,54 cm-nél jóval nagyobb. A 24 támasztó talpfelülethez tartozó D_F szögtartomány is megnövelhető, a találmány esetében ez 20,46°, amit az öt támasztó talpfelülettel létrehozott megoldásra jellemző 17,0°-kal hasonlíthatunk össze. Ha tehát a 22 lábak számát csökkentjük, a T_L dőlésponti távolság megtartható, vagyis a 10 palack stabilitása nem romlik le akkor sem, ha az L_F csúcstávolság és/vagy a D_F szögtartomány értékét növeljük.

3d. Stabilitás és előállíthatóság

Mint említettük, a négy 24 támasztó talpfelülettel kialakított elrendezésnél a találmány szerinti tartályban a 26 bordafalak kialakításához elegendő anyag marad, és egyúttal a 22 lábak fűvásos létrehozása továbbra is lehetővé válik. Mindezek alapján a palackot tervező

HU 217 677 Β szakember képes javított egyensúlyi állapotot létrehozni a megereszkedéssel változó jellemzők, az ütésállóság, a leeséskor bekövetkező igénybevételek, a tömeg, a mechanikai stabilitás és az előállíthatóság követelményei között. A tulajdonságok egyensúlyának megállapítása során a 19. ábrán bemutatott jellemzők válnak fontossá, amelyek az A=360/N, a=(A-D_F)/2 és L_f=T_l’ sec a képletek alapján adódnak. Érdemes megjegyezni, hogy a T_L’ távolság értékét az L_F csúcstávolság határozza meg, és azt 24 támasztó talpfelület 31 külső széle jelöli ki, amikor a 10 palack álló helyzetben van, míg T_L a megdöntött 10 palackra jellemző, előzőekben meghatározott dőlésponti távolság. Általában a T_L dőlésponti távolság és a T’_L távolság értéke közel áll egymáshoz, a kettő egyenlőnek tekinthető.

Az előzőekben már bemutattuk, hogy a T_L dőlésponti távolság a mechanikai stabilitás fontos jellemzője. Azt is beláttuk, hogy a 22 lábak N számának csökkentésével az L_F csúcstávolságot növelni kell ahhoz, hogy a T_L dőlésponti távolság azonos maradjon (15., 16., 17. és 18. ábra). A megfelelő előállíthatóság szempontjából a 22 lábnak legalább B_min szögtartományba kell esnie, amelynek értéke az L_F csúcstávolság függvénye, és amely ezzel együtt növekszik. Közelítőleg azt mondhatjuk, hogy ha D_F értéke mintegy 90/N és B_min az L_F csúcstávolság négyzetétől függ, akkor B_min és sec²(135/N) között egyenes arányosság áll fenn.

A találmány szerinti tartály által négy 22 lábbal létrehozott kialakításnál nyújtott előnyök grafikus bemutatása céljából a 20., 21., 22., 23., 24. és 25. ábrán három fontos paraméter változását mutatjuk be. Az előállíthatóság mértékét a 22 lábhoz tartozó B szögtartomány jelöli ki, és minél nagyobb a B szögtartomány, annál több anyag áll a 22 láb kialakításához, a 24 támasztó talpfelület létrehozásához rendelkezésre, és annál egyszerűbb a 10 palack létrehozása. A stabilitást a T_L dőlésponti távolság jellemzi, amely az előzőek értelmében az L_F csúcstávolság és a D_F szögtartomány függvénye. Minél nagyobb a T_L dőlésponti távolság, annál stabilabb a találmány szerinti tartály. A szilárdságot vagy a 26 bordafalakhoz tartozó T_R teljes szögtartomány vagy a terhelés hordozására jellemző ψρ teljes szögtartomány jellemzi, amelyekben az igénybevételek oroszlánrészét felfogó 26 bordafal lényegi jellemzői fejeződnek ki. Az ábrákon a négy 24 támasztó talpfelülettel kialakított 10 palackok három példáját mutatjuk be, ahol a 26 bordafalakhoz rendre a kétszeres 2C szögtartomány értéke 21°, 23° és 24°.

A B_min szögtartománynak a 22 lábak N számával való változását a T_L dőlésponti távolság 3,18 cm, 3,20 cm és 3,25 cm értékei mellett a 20. ábra mutatja be, és erre vonatkozik az A) táblázat is. A 21. ábrán a T_L dőlésponti távolság azonos értékei mellett ugyanezeket az adatokat a B és a T_R szögtartomány közötti összefüggésként mutatjuk be. A T_R és a B szögtartomány közötti összefüggés lineáris, az a B=-T_R/N+(360/N) képlettel határozható meg.

A képletből következik, hogy a stabilitás a T_L dőlésponti távolsággal (a 21. ábra A jelű nyila) akkor nő, ha a B_min szögtartomány csökken, és ennek eredménye a T_R szögtartomány csökkenése, vele együtt a szilárdság csökkenése. Ezt bizonyítják az A) táblázat adatai is. Igen fontos, amit a 21. ábra mutat, vagyis hogy a T_L dőlésponti távolság konstans értéke mellett a T_R szögtartomány maximális értéke az N=4 esetben biztosítható, vagyis ehhez képest azN=3,N=5ésN=6 esetek kedvezőtlenebb feltételeket teremtenek. A 21. ábra is bizonyítja tehát, hogy a találmány szerinti tartály négy 22 lábbal és hozzá tartozó 24 támasztó talpfelülettel kialakított változata előállíthatóság és szilárdság szempontjából kiváló eredményeket nyújt, egyidejűleg a stabilitás szükséges értékét biztosítja, és minden tekintetben jobb jellemzőket ad, mint a technika állását kijelölő megoldások szerinti három, öt vagy hat 22 lábbal és megfelelő 24 támasztó talpfelülettel kialakított tartályok. A technika állását meghatározó publikációkban utalás sem lelhető arra, hogy a négy 22 láb és a hozzá tartozó 24 támasztó talpfelület alkalmazása a többihez képest jobb eredményeket hoz.

A) táblázat

A B_mjn szögtartomány értéke különböző T_L dőlésponti távolságok mellett

N	T2=3,175cm	T2=3,200 cm	T2=3,251 cm
6	53	54	56
5	57	58	60
4	66	67	69
3	90	92	95

A négy 22 lábbal és 24 támasztó talpfelülettel kialakított változattal elérhető kiváló tulajdonságokra további bizonyítékkal szolgál a terheléshordozásra jellemző ψρ teljes szögtartománynak a 22 lábak N számától függő változása, amelyet a B) táblázatban a 22. ábra alapján foglalunk össze, és ahol a T_L dőlésponti távolság értékei rendre 3,175 cm, 3,200 cm és 3,251 cm, míg a K_L ekvivalens szögtartomány 12° értékű.

B) táblázat

A ψρ teljes szögtartomány értéke különböző dőlésponti távolságok mellett

N	TL=3,175 cm	TL=3,200 cm	TL=3,251 cm
6	114	108	96
5	135	130	120
4	144	140	132
3	126	120	111

Jól látható, hogy a szilárdságra jellemű ψρ teljes szögtartomány a stabilitásra jellemző T_L dőlésponti távolság növekedésével és a ψρ teljes szögtartomány maximális értékét egy adott T_L dőlésponti távolság mellett éppen az N=4 esetben, tehát négy 22 láb kialakítása mellett éri el.

HU 217 677 Β az előállítási eljárás azonos volt, mégpedig fröccsöntéssel létrehozott alapanyagot íuvással illesztettünk be előmintába.

A méretek a következők voltak:

A 23. ábra alapján állítottuk össze a C) táblázatot, amelyben a 26 bordafalak T_R teljes szögtartományának változását adjuk meg a 22 lábak N számával és a ψρ szögtartomány 108°, 120° és 130° értékei mellett. A táblázati adatokat, illetve a rajzot a ψ_Ε teljes szögtartomány állandó értékét feltételezve állítottuk össze, és jól látható, hogy az A nyíl irányában a nagyobb szilárdság akkor érhető el, ha jobb oldali irányban mozdulunk el, vagyis a T_R teljes szögtartomány értékei növekednek.

C) táblázat

A T_R teljes szögtartomány értéke a ψρ teljes szögtartomány különböző értéke mellett

N	Vl=108	Ψί=ί20	Vl=130
6	36	48	58
5	48	60	70
4	60	72	82
3	72	84	94

Méret	„Négy láb”	„Öt láb”
R	3,632 cm	3,632 cm
K	1,084	1,084
KR	3,937 cm	3,937 cm
Θ	45°	45°
Rz	0,635 cm	0,635 cm
Ho	0,lR	0,lR
LF	0,75R	0,65R
0	7°	7°
D,	25°	20°
2C	20°	12°
B	70°	60°

A 23. ábrához hasonló 24. ábra a ψ_Ε teljes szögtartománnyal jellemzett szilárdság növekvő értékeire felvett három görbét mutat, ahol a stabilitást jellemző T_L dőlésponti távolság konstans értékét tételezzük fel. Itt is látható, hogy a szilárdsági követelmények egy adott stabilitás mellett legkönnyebben akkor teljesíthetők, ha a 22 lábak száma négy, vagyis N=4.

A 25. ábra a 21. ábrához hasonló, ahol a növekvő T_L dőlésponti távolsággal jellemzett stabilitásra mutatunk be három görbét, de egy állandó y_L teljes szögtartományhoz tartozó szilárdság mellett. Az ábrából jól látszik, hogy egy adott szilárdsági követelmény mellett a stabilitási követelményeket legkönnyebben akkor teljesíthetjük, ha a 22 lábak száma négy, azaz N=4.

A 20., 21., 22., 23., 24. és 25. ábrán a négy 22 lábbal kialakított találmány szerinti tartály különböző változataira mutattunk be adatokat, amelyeket külön az A), B) és C) táblázatokban is összefoglaltunk. A találmány tárgyát a továbbiakban azonban néhány példakénti kiviteli alak kapcsán még részletesebben mutatjuk be.

1. példa

Polietilén-tereftalátból alátámasztást nem igénylő, 0,95 liter térfogatú palackot hoztunk létre az előzőekben bemutatott alapelveket követve. A palack alsó részének magassága kicsi volt, a 9B és a 11B ábra szerint alakítottuk ki ezt a részelemet, vagyis felül egyenes átmeneti szakaszt hoztunk létre a gömbsüveg alakú fenékrészben. A palack méreteit a következőkben „négy láb” cím alatt foglaltuk össze.

A négy lábbal kialakított találmány szerinti palack jellemző tulajdonságait az öt lábbal létrehozott, a technika állásának megfelelően felépített palack tulajdonságaival hasonlítottuk össze, ahol az utóbbinál az alsó rész alsó pontja és a megtámasztási sík között az előzővel azonos nagyságú magasságot biztosítottunk. Az utóbbi méreteit „öt láb” cím alatt foglaltuk össze. A palackokat ugyanabból a típusú műanyagból készítettük,

A tulajdonságok összehasonlítása céljából számos ellenőrző vizsgálatot végeztünk, amelyek eredményeit a következőkben foglaljuk össze.

Először, a találmány szerinti, négy lábbal kialakított palack alsó részének tömege 0,4 g-mal volt kisebb, mint az öt lábbal kialakított palack alsó részének tömege, vagyis ennyivel kevesebb polietilén-tereftalátra volt szükség.

Másodszor, a négy lábbal kialakított találmány szerinti palack robbanási nyomása 1,304 MPa volt. A robbanási nyomást úgy határoztuk meg, hogy a palackot szobahőmérsékletű vízzel telítettük, és a bevezetett víz nyomását addig növeltük, amíg a palack lyukassá nem vált, ami mindkét esetben úgy történt, hogy mind a négy, mind az öt lábbal kialakított palacknál a hengeres oldalfal a 18 alsó résztől elvált.

Harmadszor, a palackokat ütésszilárdság szempontjából úgy ellenőriztük, hogy mind a találmány szerinti négy, mind az öt lábbal létrehozott palackokból egyenként húszat tartalmazó mintát vettünk, ezeket 0,95 liter 400 kPa (4 atm) nyomású szódavízzel feltöltöttük, lezártuk, majd a palackok mindegyikét mintegy 1,2 m (4 láb) magasságból keményacélból kialakított felületre ejtettük, úgy állítva be a feltételeket, hogy a palackok 18 alsó része ütődjön a felülethez. Mind a négy, mind az öt lábbal létrehozott palackok kedvező jellemzőket mutattak - egyik sem ment tönkre.

Negyedszer, a palackokat 24 órás hőmérsékleti stabilitási vizsgálatnak vetettük alá. Mind a találmány szerinti négy, mind az öt lábbal kialakított palackokat 0,95 liter 400 kPa (4 atm) nyomású szódavízzel töltöttük fel, a hozzájuk rendszeresített zárókupakkal lezártuk, majd 50% relatív nedvességtartalmú, 37,8 °C hőmérsékletű kamrába helyeztük, és 24 órán keresztül a kamrában tartottuk. Ezután megmértük az egyes palackok magasságának megváltozását, az átmérő növekedését, a töltési szint süllyedését és a 18 alsó résznek a megtámasztási szinttől való távolságában bekövetke18

HU 217 677 Β zett változást, amelyek mind a nyomás alá helyezett palack megereszkedésének mértékére utalnak. A mérési adatokat a következő táblázat szerint állíthattuk össze.

Ötödször, a palackokat feszültségi repedéseket okozó környezeti hatásokkal szembeni ellenálló képességre vonatkozó vizsgálatnak vetettük alá. Mind a találmány szerinti négy, mind az öt lábbal kialakított palackok közül százat kiválasztottunk, a minták mindegyikében a palackokat 0,95 liter 450 kPa (4,5 atm) nyomású szódavízzel feltöltöttük, a hozzájuk rendszeresített zárókupakkal lezártuk, majd feszültségi repedést létrehozó szer oldatába merítettük. Ezután a palackokat 85% relatív nedvességtartalmú levegővel kitöltött, 37,8 °C hőmérsékletű kamrába helyeztük, és 14 napon keresztül a kamrában tartottuk. Ezután a palackokat megtekintettük, megvizsgáltuk, hogy nem károsodtak-e, illetve nem törtek-e öszsze. A négy lábbal kialakított palackok a meghibásodások számát tekintve sokkal jobb eredményeket mutattak.

A fentiekben megadott vizsgálatok számszerűsített eredményeit a következő táblázat foglalja össze.

Összefoglaló táblázat Vizsgálati eredmények összehasonlítása

Jellemző	„Négy láb”	„Öt láb”
Alsó rész tömege	6,5 g	6,9 g
Robbanási nyomás	1,304 MPa	1,248 MPa
Ütéspróba eredményessége	0	0
24 órás stabilitási vizsgálatnál
- magasság növekedése	1,2%	1,3%
- az átmérő növekedése	1,5%	1,7%
- a töltési szint süllyedése	0,673 cm	0,810 cm
- az alsó szint süllyedése	0,107 cm	0,129 cm
Feszültségi repedési vizsgálat eredményessége	40% volt hibás	61% volt hibás

2., 3. és 4. példa

A találmány szerint kialakított palackokból három további mintát készítettünk négy lábbal kialakított változatban, polietilén-tereftalátból. A 2. és 3. példa szerinti palackoknál a 1 IB ábra szerint hoztuk létre a 18 alsó rész félgömb alakú tartományát, míg a 4. példánál a 9B ábra szerinti, részben gömbi felületű tartományt készítettük el. A vizsgálatokba vont palackok méretei a következők voltak:

Méret	2. példa	3. példa	4. példa
Térfogat	1 1	1,251	2,01
R	4,427 cm	4,712 cm	5,530 cm
K	1,150	1,093	-
KR	5,090 cm	5,151 cm	-
Θ	-	-	70°
Rz	0,143R	0,148R	0,154R

Méret	2. példa	3. pclda	4. pclda
Térfogat	1 1	1,25 1	2,01
hd	0,115R	0,112R	0,115R
lf	0,75R	0,75R	0,75R
θ	8°	8°	8,5°
df	27,5°	26°	25°
2C	20°	26°	20°
B	70°	64°	70°

A találmány szerint létrehozott, négy lábbal kialakított palackoknál a láb és a támasztó talpfelület különböző méreteire néhány igen előnyösnek tekintett értéktartományt lehetett meghatározni. A megereszkedés miatt véve egy minimális H_D magasságra van szükség D középpontnál, a növekvő H_D magasság viszont előnytelen a lábak és a támasztó talpfelületek kialakítása szempontjából, mivel azt bonyolulttá teszi. Megállapítottuk, hogy a H_d magasság célszerűen az R sugárral arányosan változik, ahol R a hengeres törzs, tehát a találmány szerinti tartály (palack) hengeres részének átmérője és célszerűen a Hp/R hányados értéke 0,08 és 0,20 között választható. Az L_F csúcstávolság a lábak N számának, a D_F szögtartomány, a H_CG magasság és a Θ dőlésponti szögtartomány függvénye, célszerűen értéke legalább 0,60R, és különösen előnyösnek bizonyult, ha az L_F/R hányados értéke legalább 0,60, legfeljebb 0,80. A tapasztalat alapján leginkább az L_F/R hányados 0,70 és 0,80 közötti értékei javasolhatók. A talprészhez közelebb álló külső lábfelület Rq sugarát (14. ábra) elég nagyra kell ahhoz választani, hogy az előállíthatóságot ezzel ne nehezítsük, de nem lehet olyan nagy, hogy ennek révén a feszültségek gyűjtőpontjává váljon, felesleges károsító hatásokat továbbítson, ezért célszerű az RJR hányados értékét legfeljebb 0,10-re és legfeljebb 0,20-ra választani. A támasztó talpfelület W_F szélessége célszerűen szintén az R sugárhoz viszonyítható, mégpedig úgy, hogy a W_F/R hányados értéke zérustól (vagyis amikor vonali kapcsolat áll fenn az elemek között) 0,35-ig teqed. A támasztó talpfelület D_F szögtartományát célszerűen a 160/N és 60/N közötti értékek közül választjuk meg, ahol N=4, ha a találmány szerinti tartályt négy lábbal ellátott palackként készítjük el, vagyis ilyenkor a D_F szögtartomány értéke célszerűen legalább 12° körüli és legfeljebb 40° körüli, ahonnan a különösen előnyös értékeket a mintegy 18° és mintegy 35° határok jelölik ki. A támasztó talpfelület és a közös alátámasztási sík közötti 0_F hajlásszöget annak figyelembevételével kell megválasztani, hogy az a feltöltött palacknál csökkenhet, és a tapasztalat azt mutatja, hogy célszerűen a 0_F hajlásszög értéke legalább 0° és legfeljebb 15° között van.

A fentiekben alapvetően a négy lábbal kialakított változatot mutattuk be.

A 26. ábra alapján a találmány szerinti alapelveket követően létrehozott olyan tartályt ismertetünk, amelynél a 118 alsó részhez három kinyúló láb csatlakozik. Ez a kiviteli alak különösen előnyösen a polietiléntereffalátból készült, két liter térfogatú palackok kiala19

HU 217 677 Β kításához használható. A 26. ábra alulnézetben a javasolt tartály 118 alsó részét mutatja, amelynek 120 kör alakú kerületére R = 5,652 cm nagyságú sugár (11,303 cm-es átmérő) jellemző. A 118 alsó részt

121 fenékfal alkotja, amelyből egymáshoz képest szimmetrikusan lefelé 122 lábak nyúlnak ki, és minden

122 láb alsó részén 124 támasztó talpfelület van kialakítva. A 122 lábak között 126 bordafal van, amely a

121 fenékfal részét képezi. A 121 fenékfal legalább részben gömbi felületű, és benne, mégpedig a 126 bordafalak találkozási pontjánál 128 kupolaszerű kiemelkedés jelölhető ki, ahol a 122 lábak is találkoznak. A 124 támasztó talpfelületek közös síkba simulnak be. A 13. és 14. ábra kapcsán elmondottakkal összhangban a három 122 lábbal kialakított változatnál a javasolt tartályban a 126 bordafalakhoz ugyancsak 2C szögtartomány tartozik, továbbá minden 124 támasztó talpfelület D_f szögtartománnyal és W_F szélességgel határozható meg, valamint a 124 támasztó talpfelület külső széle a 128 kupolaszerű kiemelkedés középpontjától L_F csúcstávolságon húzódik, körvonalat alkot.

A 20., 21., 22., 23., 24. és 25. ábra a 118 alsó rész és a hozzá tartozó három 122 láb kialakításával elérhető palack előnyeit is bemutatja, bizonyos javasolt értéktartományok az előzőeknek megfelelően erre az esetre ugyancsak vonatkoznak. A 126 bordafalhoz tartozó 2C szögtartománnyal meghatározott kerületi zóna ez esetben mintegy 16° és mintegy 44° között van, különösen előnyös a mintegy 22° és mintegy 38° közötti értékek választása, de ebből a tartományból is leginkább a 27° és 32° által kijelölt tartomány ajánlható. A 124 támasztó talpfelülethez tartozó D_F szögtartomány értéke általában mintegy 25° és mintegy 80° között van, különösen előnyös azonban a legalább mintegy 35° és a legfeljebb mintegy 50° közötti értékek választása. A 26. ábrán bemutatott L_F csúcstávolság ez esetben a 0,65R és 0,90R határok között választható, míg a 124 támasztó talpfelület W_F szélessége zérustól, tehát a vonali kapcsolat létrehozásától egészen 0,40R értékig terjed. Egy megvalósított kiviteli alaknál a 126 bordafalakhoz tartozó 2C szögtartományra 30° adódott, a D_F szögtartomány 42° volt, míg az L_F csúcstávolság 0,8R. A 128 kupolaszerű kiemelkedésnek a megtámasztásától vett magassága célszerűen legalább 0,08R és legfeljebb 0,20R. A három

122 lábbal kialakított változatnál a javasolt tartályt különösen előnyös úgy létrehozni, hogy 18 alsó része legalább részben gömbi felületű, ahhoz egyenes vonalú felső 126 bordafalak tartoznak, vagy a felső, átmeneti tartománynál a félgömb alakú rész le van vágva.

A fentiekben a találmány tárgyát néhány különösen előnyösnek tekintett kiviteli alak kapcsán mutattuk be részletesen. Nyilvánvaló azonban, hogy az itt foglalt részletes útmutatásra támaszkodva a szakember további előnyös megvalósításokat képes kidolgozni. így a szénsavas üdítőitalokat befogadó palackok méreteire vonatkozó utalások egyáltalában nem merítik ki a lehetőségeket, hiszen ismert a háromliteres, az egyliteres, a félliteres, a 0,47 literes, a 0,59 literes térfogatú palackok alkalmazása is, amelyeknél az előzőekben felsorolt különböző paraméterek, mint R, L_F, D_F , T_R, B, C, θ, φ stb. a célnak megfelelően választhatók. A találmány nem korlátozható a palackokra sem, hiszen műanyagból, különösen műgyantákból számos egyéb célra hasznosítható tartály készíthető. A bordafalakon, illetve bordafalakban a szilárdságot növelő, radiális irányú kiemelkedések hozhatók létre, a bordafalak maguk lehetnek állandó szélességnek vagy kockaszerű kialakításúak. Ugyancsak előnyös lehet a találmány szerinti tartály más csomagolóeszközökkel való összekapcsolása, mint különböző támaszokkal vagy poharakkal. A változatok száma rendkívül nagy, ezek a csatolt igénypontokból következnek.

Claims (25)

1. Műanyag tartály túlnyomás alatt lévő folyadékokhoz, amelynek lezárható belső üreget meghatározó, fröccsöntéssel készült műanyag teste van, a test középponti tengellyel definiált görbe vonalú, előnyösen R sugarú körhenger alakú hengeres törzset és vele egybefüggő alsó részt tartalmaz, ahol az alsó rész több, radiális irányban kinyúló lábbal és a lábak között átmenetet teremtő bordafalakkal egybefüggően kialakított fenékfallal és a fenékfalból lefelé kinyúló láb végén kialakított támasztó talpfelülettel van kiképezve, továbbá a támasztó talpfelületek egy közös síkba simulóan vannak elrendezve, azzal jellemezve, hogy a fenékfal (21, 82, 82’, 92,92’, 102, 102’, 121) folyamatos sima felületű, a lábak (22, 62, 83, 83’, 93, 93’, 103,103’, 122) széleinél sima átmenetű és egyenletes sugarú sarokrészekkel kiképzett, legalább részben gömbi felületű, adott esetben félgömb vagy gömbsüveg alakú szerkezetet képez, anyagában, vele egybefüggően szimmetrikus elrendezésben legalább három, célszerűen négy, a középponti tengelyhez (17, 17’, CL) viszonyítva radiális irányban húzódó bordafal (26, 26’, 26”, 66, 66’, 85, 85’, 95, 95’, 105, 105’, 126) van kialakítva, ahol a bordafalhoz (26, 26’, 26”, 66, 66’, 85, 85’, 95, 95’, 105, 105’, 126) átlagosan mintegy 15° és mintegy 30° közötti szögtartományú síkszög van rendelve, a lefelé kinyúló lábak (22, 62, 83, 83’, 93, 93’, 103, 103’, 122) mintegy 75° és mintegy 60° közötti szögtartományú síkszöggel a bordafalak (26, 26’, 26”, 66, 66’, 85, 85’, 95, 95’, 105, 105’, 126) közötti szögtartományt kitöltőén vannak elrendezve, a támasztó talpfelület (24, 64, 84, 84’, 94, 94’, 104, 104’, 124) külső széle (31) a középponti tengelytől (17, 17’, CL) L_F csúcstávolságon van kialakítva, hozzá legalább mintegy 12° és legfeljebb mintegy 40° közötti D_f szögtartományú síkszög van rendelve, továbbá a lefelé kinyúlóan elrendezett lábak (22, 62, 83, 83’, 93, 93’, 103, 103’, 122) mindegyikében a támasztó talpfelület (24, 64, 84, 84’, 94,94’, 104, 104’, 124) belső széle (30) és a fenékfalnak (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) a középponti tengellyel (17, 17’, CL) átmetszett pontját körbevevő tartomány között húzódó alsó széllel (34) van kiképezve, ahol az alsó szél (34) folyamatos és lényegében sima felületű szerkezetet alkot, és az alsó szél (34) a támasztó talpfelületeket (24, 64, 84, 84’, 94, 94’, 104, 104’, 124) befogadó közös síkkal (25,

HU 217 677 Β

65) hegyesszöget bezáróan helyezkedik el, valamint a lefelé kinyúlóan elrendezett lábak (22, 62, 83, 83’, 93, 93’, 103, 103’, 122) mindegyikében a támasztó talpfelület (24, 64, 84, 84’, 94,94’, 104, 104’, 124) külső széle (31) és a hengeres törzs (16) között húzódó külső oldalfallal (35) van kialakítva, amelyben a támasztó talpfelületek (24, 64, 84, 84’, 94, 94’, 104, 104’, 124) külső szélével (31) szomszédosán Rq sugarú, görbe felületű rész van kiképezve, ahol az Rq sugarú, görbe felületű rész a támasztó talpfelület (24,64, 84, 84’, 94,94’, 104, 104’, 124) anyagához a középponti tengelytől (17, 17’, CL) L_f csúcstávolságon kapcsolódik, és az L_F csúcstávolság értéke mintegy 0,60R és mintegy 0,80R között, míg az Rq sugár értéke mintegy 0,10R és mintegy 0,20R között van.

2. Az 1. igénypont szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a bordafalakhoz (26, 26’, 26, 66, 66’, 85, 85’, 95, 95’, 105, 105’, 126) átlagosan mintegy 20° és mintegy 25° közötti szögtartomány van rendelve.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy az alsó szél (34) és a közös sík (25, 65) által bezárt hegyesszög értéke mintegy 10° és mintegy 60° között van.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy az alsó szél (34) és a közös sík (25, 65) által bezárt hegyesszög értéke mintegy 15° és mintegy 30° között van.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a legalább részben gömbi felületű fenékfal (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) a középponti tengellyel (17, 17’, CL) átmetszett pontjának környezetében kupolaszerű kiemelkedéssel (28, 33, 69, 69’, 87, 87’, 97, 97’, 107, 107’, 128) van kialakítva, amelynek középpontja (D) a támasztó talpfelületeket (24, 64, 84, 84’, 94, 94’, 104, 104’, 124) befogadó közös síktól (25, 65) H_d magasságon van, és a H_D magasság értéke mintegy 0,08R és mintegy 0,20R között van.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a támasztó talpfelületek (24, 64, 84, 84’, 94, 94’, 104, 104’, 124) mindegyike radiális irányban legalább a közös síkba beilleszkedő, legfeljebb W_F szélességgel van kiképezve, ahol a W_F szélesség értéke legfeljebb mintegy O,35R értékű.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a támasztó talpfelülethez (24, 64, 84, 84’, 94, 94’, 104, 104’, 124) mintegy 18° és mintegy 35° közötti síkszöggel jellemzett D_F szögtartomány van rendelve.

8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy szénsavas ital befogadására alkalmas palackként (10) van kiképezve.

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy biaxiálisan orientált műanyagból kiképzett hengeres törzse (16) van.

10. A 8. vagy 9. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a palack (10) poliészterből és/vagy akrilnitrilből van kiképezve.

11. A 8-10. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a palack (10) poliészterből van kiképezve.

12. A 8-11. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a palack (10) polietiléntereftalát homopolimeijéből vagy kopolimeijéből van kiképezve.

13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy két liter térfogatú és legfeljebb 54 g tömegű palackként (10) van kiképezve.

14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a bordafal (26,26’, 26”, 66, 66’, 85, 85’, 95, 95’, 105, 105’, 126) radiális irányban egyenes vonalú keresztmetszettel van kiképezve.

15. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a bordafal (26,26’, 26”, 66, 66’, 85, 85’, 95, 95’, 105, 105’, 126) radiális irányban kifelé enyhén hajlított vonalat követő keresztmetszettel van kiképezve.

16. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a bordafal (26, 26’, 26”, 66, 66’, 85, 85’, 95, 95’, 105, 105’, 126) radiális irányban befelé enyhén hajlított vonalat követő keresztmetszettel van kiképezve.

17. Az 1-16. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a legalább részben gömbi felületű fenékfal (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) a tisztán félgömb alakú fenékfalhoz képest a középponti tengellyel (17, 17’, CL) kijelölt középpont (D) csökkentett magasságát biztosító alakkal van kiképezve.

18. A 17. igénypont szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy az alsó részben (18, 58, 58’, 118) a fenékfal (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) legalább részben gömbi felülete a középpontot (D) körbevevő gömbsüveg alakú bordafallal (95) és vele a felső szélénél kapcsolódó, keresztmetszetben egyenes vonalú átmeneti tartománnyal (96) van kiképezve.

19. Az 1-18. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a hengeres törzs (16) legfeljebb mintegy 3,8 cm sugarú hengerként van kiképezve, és a középponti tengelyen (17, 17’, CL) a fenékfal (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) középpontjától (D) R távolságban kijelölt ponttól az alsó rész (18, 58, 58’, 118) felső széléhez, célszerűen egyenes vonalú átmeneti tartományának (96) kezdetéhez húzott egyenes a középponti tengellyel (17, 17’, CL) 0 szöget zár be, amelynek értéke mintegy 35° és mintegy 70° között van.

20. Az 1-18. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a hengeres törzs (16) legalább mintegy 3,8 cm sugarú hengerként van kiképezve, és a középponti tengelyen (17, 17’, CL) a fenékfal (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) középpontjától (D) R távolságban kijelölt ponttól az alsó rész (18, 58, 58’, 118) felső széléhez, célszerűen egyenes vonalú átmeneti tartományának (96) kezdetéhez húzott egyenes a középponti tengellyel (17, 17’, CL) 0 szöget zár be, amelynek értéke mintegy 50° és mintegy 70° között van.

21. Az 1-20. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy legalább 400 kPa nyomású szénsavas ital befogadására alkalmas palackként (10) van kiképezve, és a középponti tengelyen (17, 17’, CL) a fenékfal (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) középpontjától (D) R távolságban kijelölt ponttól az alsó rész

HU 217 677 Β (18, 58, 58’, 118) felső széléhez, célszerűen egyenes vonalú átmeneti tartományának (96) kezdetéhez húzott egyenes a középponti tengellyel (17, 17’, CL) mintegy 70° értékű θ szöget zár be.

22. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy a legalább részben gömbi felületű fenékfal (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) KR sugarú gömbsüvegként van kiképezve, ahol K>1, és ezzel a fenékfalban (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) a középponti tengellyel (17, 17’, CL) kijelölt területnek a közös síktól (25, 65) mért magassága kisebb, mint a félgömb alakú fenékfallal (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) kijelölt magasság.

23. A 22. igénypont szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy az R sugár értéke legfeljebb mintegy 3,8 cm, és a középponti tengelyen (17, 17’, CL) a gömbsüveg alakú felülettel kiképzett fenékfal (102) középpontjától (D) KR távolságban kijelölt ponttól a gömbsüveg alakú felülettel kiképzett fenékfal (102) felső széléig húzott egyenes a középponti tengellyel (17, 17’, CL) φ szöget zár be, amelynek értéke legalább mintegy 50° és legfeljebb mintegy 80° között van.

24. A 22. igénypont szerinti tartály, azzal jellemezve, hogy az R sugár értéke legalább mintegy 3,8 cm, és a középponti tengelyen (17, 17’, CL) a gömbsüveg alakú felülettel kiképzett fenékfal (102) középpontjától (D) KR távolságban kijelölt ponttól a gömbsüveg alakú felülettel kiképzett fenékfal (102) felső széléig húzott egyenes a középponti tengellyel (17, 17’, CL) φ szöget zár be, amelynek értéke legalább mintegy 65° és legfeljebb mintegy 80° között van.

25. Műanyag tartály túlnyomás alatt lévő folyadékokhoz, amelynek belső üreggel kialakított, fuvással készült műanyag teste van, a test középponti tengellyel definiált, R sugarú, hengeres alakú törzzsel és vele egybefüggő alsó résszel van kialakítva, ahol az egybefüggő alsó rész (118) a középponti tengelyhez képest szimmetrikusan elrendezett négy, radiális irányban kinyúló lábbal és a lábak között átmenetet teremtő bordafalakkal egybefüggően kialakított fenékfallal (21, 82, 82’, 92) és a fenékfalból lefelé kinyúló láb végén kialakított támasztó talpfelülettel (24) van kiképezve, továbbá a támasztó talpfelületek egy közös síkba simulóan vannak elrendezve, azzal jellemezve, hogy a fenékfal (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) folyamatos sima felületű, a lábak (22, 62, 83, 83’, 93, 93’, 103, 103’, 122) széleinél sima átmenetű és egyenletes sugarú sarokrészekkel kiképzett, legalább részben gömbi felületű, adott esetben félgömb vagy gömbsüveg alakú szerkezetet képez, anyagában, vele egybefüggően szimmetrikus elrendezésben négy, a középponti tengelyhez (17, 17’, CL) viszonyítva radiális irányban húzódó bordafal (26, 26’, 26”, 66, 66’, 85, 85’, 95, 95’, 105, 105’, 126) van kialakítva, ahol a bordafalhoz (26, 26’, 26”, 66, 66’, 85, 85’, 95, 95’, 105, 105’, 126) átlagosan mintegy 15° és mintegy 30° közötti szögtartományú síkszög van rendelve, a lefelé kinyúló lábak (22, 62, 83, 83’, 93, 93’, 103, 103’, 122) mintegy 75° és mintegy 60° közötti szögtartományú síkszöggel a bordafalak (26, 26’, 26”, 66, 66’, 85, 85’, 95, 95’, 105, 105’, 126) közötti szögtartományt kitöltőén vannak elrendezve, a támasztó talpfelület (24, 64, 84, 84’, 94, 94’, 104, 104’, 124) külső széle (31) a középponti tengelytől (17, 17’, CL) legalább mintegy 0,60R és legfeljebb mintegy 0,80R nagyságú L_F csúcstávolságon van kialakítva, hozzá legalább mintegy 12° és mintegy 40° közötti D_F szögtartományú síkszög van rendelve, radiális irányban legalább támasz biztosítására alkalmas és legfeljebb 0,35R nagyságú W_F szélességgel van kiképezve, a fenékfal (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) középponti tartományában a támasztó talpfelületeket (24, 64, 84, 84’, 94, 94’, 104, 104’, 124) befogadó közös síktól (25, 65) számított H_D magasságban fekvő, kupolaszerű kiemelkedés (28, 33, 69, 69’, 87, 87’, 97, 97’, 107, 107’, 128) van kialakítva, ahol a H_D magasság értéke legalább mintegy 0,08R, és legfeljebb mintegy 0,20R, továbbá a lefelé kinyúlóan elrendezett lábak (22, 62, 83, 83’, 93, 93’, 103, 103’, 122) mindegyikében a támasztó talpfelület (24, 64, 84, 84’, 94, 94’, 104, 104’, 124) belső szélétől (30) kiinduló, és a fenékfalban (21, 82, 82’, 92, 92’, 102, 102’, 121) a kupolaszerű kiemelkedést (28, 33, 69, 69’, 87, 87’, 97, 97’, 107, 107’, 128) befogadó tartományig húzódó alsó szél (34) van kiképezve, ahol az alsó szél (30) folytonos és sima felületet alkotóan a támasztó talpfelületeket (24, 64, 84, 84’, 94, 94’, 104,104’, 124) befogadó közös síkhoz (25, 65) képest hegyesszög alatt van elrendezve.