DE2230333C3

DE2230333C3 - Metalldose für unter Druck stehende Flüssigkeiten oder Gase

Info

Publication number: DE2230333C3
Application number: DE2230333A
Authority: DE
Inventors: Jean Freiburg Hardt
Original assignee: Aluminium Suisse Sa Chippis Ch
Current assignee: Aluminium Suisse Sa Chippis Ch
Priority date: 1971-06-23
Filing date: 1972-06-21
Publication date: 1982-02-11
Also published as: US4003505A; DE2230333B2; JPS5712320Y2; CA967897A; NL7208727A; JPS56677U; IT960700B; FR2143134B1; FI55482B; GB1377941A; CH552520A; JPS4849591A; FR2143134A1; FI55482C; DE2230333A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Metalldose für unter Druck stehende Flüssigkeiten oder Gase, insbesondere eine Sprühdose, mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Flüssiggas enthaltende Sprühdosen sind normalerweise einem verhältnismäßig hohen Innendruck ausgesetzt, der bei einer Temperatur von 2O⁰C beispielsweise zwischen 2,5 und 6,6 kg/cm² beträgt. Dieser Druck erhöht sich rasch mit steigender Temperatur und kann bei 50° C einen Wert zwischen 6 und 12 kg/cm² erreichen, was wegen der Möglichkeit eines Platzens der Dose eine gewisse Gefahr darstellt.

Nach den allgemein gültigen Bestimmungen muß der Druck, den eine Sprühdose ohne sichtbare Verformungen aushalten muß, wenigstens bei 10 kg/cm² oder 50% über demjenigen Druck liegen, welcher in der Dose bei einer TemDeratur von 50⁰C herrscht, d. h. maximal bei 18 kg/cm². Der Druck, bei welchem die Dose platzt, muß noch 20% oberhalb dieses Wertes liegen. Diese Vorschriften fordern ferner, daß der konkav nach innen gekrümmte Dosenboden unter erhöhtem Innendruck zunächst nach außen umklappen muß, bevor ein Leck auftritt.

Diese Vorschriften reichen jedoch nicht aus, um unter extremen Bedingungen, wenn zum Beispiel die Sprühdose versehentlich auf eine heiße Herdplatte gestellt

ίο wird, ein Platzen der Dose auszuschließen, wobei Verletzungsgefahren vor allem dadurch auftreten, daß die Dose durch den Rückstoßeffekt fortgeschleudert wird. Es sind daher bereits Metalldosen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art bekannt geworden (US-PS 27 95 350), welche als explosionssicher bezeichnet werden und bei denen beim Umklappen des Bodens infolge eines anomal hohen Innendrucks gleichzeitig die die Sollbruchstelle bildende Einritzung aufreißen und dadurch eine Druckentlastung ohne die Gefahr einer Explosion der Dose stattfinden soll.

Nun ist jedoch bei dieser bekannten Metalldose nur eine einzige Einritzung auf dem Bördelrand des angesetzten Bodens vorgesehen, wobei über die Geometrie oder die Orientierung dieser Einritzung nichts gesagt wird; lediglich den Zeichnungen ist zu entnehmen, daß die Einritzung radial zum Dosenumfang orientiert ist. Versuche der Anmelderin haben jedoch gezeigt, daß radial orientierte Einritzungen als SoII-

jo bruchsteilen völlig ungeeignet sind, um mit Sicherheit ein explosionsartiges Platzen einer Sprühdose zu verhindern. Wenn ein zunächst nach innen gewölbter Boden durch einen hinreichend starken Innendruck nach außen gewölbt wird, dann verläuft die wellenförmige Verformung im wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung des Bodens. Dabei hat eine radial, das heißt also senkrecht zu der durch die Auswölbung gebildeten wellenförmigen Verformung orientierte Einritzung keineswegs die Tendenz, in definierter Weise auseinanderzuklaffen, um ein ungefährliches Ausblasen des Doseninhalts zu ermöglichen, vielmehr bleibt mit großer Wahrscheinlichkeit die radial orientierte Einritzung geschlossen, weil bei dieser Deformation des Bodens praktisch keine in Richtung eines Spreizens der Einritzung wirkenden Kräfte auftreten.

Es ist auch bekannt, eine Sollbruchstelle auf dem Hals einer Dose mittels eines Schweißlichtbogens derart zu erzeugen, daß eine punktförmige Materialanhäufung von einer ringförmigen Nut umgeben ist (US-PS

30 74 602), oder auf dem Boden einer Dose eine Öffnung vorzusehen und diese mit einer Membran abzudecken (US-PS 31 12 846).

Als Drucksicherung für einen Kessel oder dergleichen ist außerdem bereits eine Zerreißscheibe in Form einer homogenen, nach außen konvex gewölbten Membran bekannt, deren Innenseite sich auf einer gewölbten, mit Einschnitten versehenen Tragscheibe abstützt und welche außen durch eine ebenfalls gewölbte, mit Einschnitten versehene Deckscheibe geschützt ist, welche eine Aufwölbung der Membran unter der Wirkung eines erhöhten Innendrucks verhindert, solange dieser Innendruck noch nicht den kritischen Wert erreicht hat, an welchem die Membran schlagartig zerreißen sol! (US-PS 3109 554). Hierbei haben also wohlgemerkt die Trag- und die Deckscheibe durchgehende Einschnitte, welche dafür sorgen, daß einerseits der Innendruck der zu schützenden Installation auf die konkave Innenseite der Zerreißscheibe wirken kann

und daß andererseits die Deckscheibe bei Überdruck das Zerreißen der Membran, welche eine gleichförmige Wandstärke hat, nicht verhindert Die durchgehenden Einschnitte in der Trag- und in der Deckscheibe sind bogenförmig gekrümmt und liegen auf einem zur Scheibenachse konzentrischen Kreis, wodurch erreicht werden soll, daß bei Überschreiten des kritischen Druckes die zentralen Bereiche aller drei Scheiben, also der Trag-, der Zerreiß- und der Deckscheibe, gleichzeitig schlagartig herausgestoßen werden, so daß die gewünschte Druckentlastung stattfinden kann. Da die Möglichkeit einer schlagartigen, also explosionsartigen Druckentlastung bei Sprühdosen jedoch gerade vermieden werden soll, vermag diese bekannte, mit einer Zerreißscheibe arbeitende Drucksicherung für die Ausbildung von explosionssicheren Sprühdosen keinerlei Anregung zu geben, ganz abgesehen davon, daß die sandwichartige Anordnung einer Membran zwischen Trag- und Deckscheiben einen erheblichen konstruktiven Aufwand bedeuten wurden.

Zur Erhöhung der Druckfestigkeit des konkav nach innen gewölbten Bodens einer Sprühdose ist es bekannt, eine ellipsoidförmige Wölbung des Bodens vorzusehen, welche dadurch angenähert wird, daß der Mittelbereich des Bodens einen verhältnismäßig großen Krümmungsradius und der diesen Mittelbereich umgebende äußere Ringbereich einen kleineren Krümmungsradius aufweist (US-PS 33 60 158). Sollbruchstellen sind jedoch bei dieser bekannter Sprühdose nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf dem Boden einer Metalldose Sollbruchstellen derart vorzusehen, daß sie bei Überschreiten eines kritischen Innendrucks, nach dem Ausbeulen des Bodens, in definierter Weise wenigstens eine Lecksteile erzeugen, durch welche der Doseninhalt ohne explosionsartige Effekte entweichen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Einritzungen wenigstens näherungsweise tangential zu der beim Ausbeulen des Bodens auftretenden, etwa radial fortschreitenden wellenförmigen Deformation liegen, welche, obwohl im allgemeinen unsymmetrisch und ungleichförmig, ungefähr parallel zur Umfangsrichtung des Bodens verläuft und im wesentlichen radial wirkende Zugkräfte verursacht, die die Ränder der Einritzungen auseinanderspreizen. Das hat zur Folge, daß die Einritzungen unter Bildung definierter Leckstellen aufklaffen und der Doseninhalt hinreichend langsam entweichen kann, ohne einen die Dose fortschleudernden Rückstoßeffekt zu erzeugen.

Bei einer Dose, deren gewölbter Boden in an sich bekannter Weise einen äußeren Ringbereicn mit einem Krümmungsradius /?i und einen Mitielbereich mit einem Krümmungsradius R₂ größer als #1 aufweist, wird die Kreisbahn, längs derer die Einritzungen liegen, zweckmäßigerweise so angeordnet, wie in Anspruch 2 angegeben. Gegebenenfalls kann die Kreisbahn gemäß Anspruch 3 auf einer Ringwulst des Dosenbodens liegen, oder aber die Einritzungen sind gemäß Anspruch 4 auf dem Bördelrand des Bodens angeordnet.

Vorteilhafte Konfigurationen der Einritzungen sind in den Ansprüchen 5 bis 9 angegeben und haben den Vorteil, daß der Endbereich einer Einritzung nicht in der Verlängerung des benachbarten Endbereichs der as daneben befindlichen Einritzung liegt und daher beim Aufreißen einer Einritzung vermieden wird, daß sich der Riß bis zur benachbarten Einritzung fortpflanzt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch den unteren, den Boden aufweisenden Teil einer ersten Ausführungsform einer Sprühdose nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Boden der Sprühdose nach Fig. 1,

F i g. 3 und 4 der Darstellung nach F i g. 1 entsprechende Axialschnitte durch zwei weitere Ausführungsbeispiele und

F i g. 5a bis g in schematischer Darstellung verschiedene Anordnungen von längs der Kreisbahn liegenden Einritzungen.

Nach den F i g. 1 und 2 ist der nach innen gewölbte Boden am zylindrischen Behälterkörper 2 einer metallischen, zur Aufnahme von Flüssiggas bestimmten Sprühdose durch entsprechende Umbördelung der Ränder 1 und 3 von Boden und Behälterkörper befestigt und weist einen äußeren Ringbereich 4 mit einem Krümmungsradius A₁ und einen Mittelbereich 5 mit einem Krümmungsradius R₂ auf, der größer als der Radius R\ ist. Längs der diese beiden Bereiche 4 und 5 trennenden, zur Dosenachse konzentrischen Kreisbahn mit dem Durchmesser D(F i g. 2) sind als Sollbruchstellen die Wandstärke des Bodens verringernde Einritzungen 6 vorgesehen, die im Abstand hintereinander liegen und vorzugsweise, wie für die in Fig. 1 mit 7 bezeichnete Einritzun^ veranschaulicht, einen dreieckförmigen Querschnitt haben.

Beim Auftreten eines Überdrucks wölbt sich der Boden nach außen, wobei zu Beginn der Deformation die Ränder der an der Bodenunterseite vorgesehenen Einritzungen 6 zunächst gegeneinander gedruckt, also die dreieckförmigen Einritzungen geschlossen und dann erst, nach dem Umklappen des Bodens nach außen, die Einritzungen 6 infolge der auftretenden Zugspannungen aufgerissen werden. Dadurch kann eine durch die Größe der geöffneten Einritzungen bestimmte, hinreichend langsame Druckentlastung stattfinden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Dose wie eine Rakete fortgeschleudert wird.

Da die Einritzungen 6 mit Sicherheit nur dann aufreißen, wenn ihr Bereich in geeigneter Weise verbogen wird, muß dafür gesorgt werden, daß sich der Boden bei Überdruck von der Mitte, und nicht vom Rnnde her verformt, daß also der Verformungswiderstand des Mittelbereichs 5 des Bodens geringer als der des Ringbereichs 4 ist. Der Verformungswiderstand des Mittelbereichs 5 ist um so geringer, je größer sein Krümmungsradius R₂ und je größer der Durchmesser D der die Einritzungen 6 aufweisenden Kreisbahn ist. Aus diesem Grunde ist der Krümmungsradius R₂ des Mittelbereichs 5 größer als der Krümmungsradius A₁ des Ringbereichs 4, wodurch vermieden wird, daß sich der Boden in anderer Weise verformt.

Durch geeignete Wahl der Materialstärke, der beiden Radien R\ und R₂ sowie des Durchmessers D läßt sich ein Boden herstellen, welcher bis zu einem vorgegebenen Maximaldruck widerstandsfähig ist. Diese Ausführungsform der Erfindung ist in gleicher Weise auch auf Dosen anwendbar, bei denen der Boden einstückig am Behälterkörper angeformt ist, wie das beispielsweise bei bestimmten Aluminiumdosen der Fall ist.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 hat der Dosenboden wiederum einen Mittelbereich, dessen Krümmungsradius R₂ größer als der Krümmungsradius /?i des äußeren Ringbereichs ist. In diesem Falle liegen die Einritzungen 6 auf einem Ringwulst 8 des Bodens, was

gewisse Vorteile bei der Herstellung bietet, weil die Einritzungen 6 gleichzeitig mit der Formung des Bodens angebracht werden können, wobei die Gefahr eines Einreißens des Bodens unter der Wirkung der während der Verformung auftretenden radialen Zugkräfte erheblich verringert ist.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind die Einritzungen 9 auf dem Bördelrand 10 angebracht, mit welchem der Dosenboden am Behälterkörper 2 befestigt ist. Diese Ausführung ist daher nur bei einem angesetzten Boden anwendbar. Sie erfordert einen zusätzlichen Arbeitsgang, da die Einritzungen nicht während der durch Tiefziehen erfolgenden Formung des Bodens erzeugt werden können, hat jedoch den Vorteil, daß man den Boden stark verformen kann, ohne die innere, im aligemeinen aus einem Lack bestehende Schutzschicht zu beeinträchtigen, welche leicht verletzt werden kann, wenn die Einritzungen während der Formung auf dem zuvor lackierten Boden angebracht werden.

Die Einritzungen können an sich auch auf der Innenseite des Bodens vorgesehen sein, jedoch würde in diesem Falle der beschriebene, nach dem Zusammenbiegen der Einritzungen infolge der Zugkräfte auftretende Aufreißeffekt nur in schwächerem Maße wirksam werden.

Während in den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 1 bis 4 die Einritzungen 6 kreisbogenförmige Gestalt haben und alle auf einem gemeinsamen Kreise liegen, ist in den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 5a bis 5g die Anordnung so getroffen, daß niemals eine Einritzung oder der Endbereich einer Einritzung in der Verlängerung der benachbarten Einritzung bzw. des ■> benachbarten Endbereichs der daneben befindlichen Einritzung liegt. Dadurch wird vermieden, daß sich beim Aufreißen einer Einritzung der sich bildende Riß bis zur benachbarten Einritzung fortpflanzen und dadurch der Mittelbereich des Bodens teilweise oder vollständig

ίο abreißen kann.

Nach Fig.5a sind die Einritzungen 11 geradlinig ausgebildet und liegen jeweils geneigt zu der Kreisbahn 12. Im Beispiel nach F i g. 5b sind die ebenfalls geradlinig ausgebildeten Einritzungen 13 zueinander versetzt

■ ': abwechselnd auf der einen und der anderen Seite der Kreisbahn 12 angeordnet. Nach den Fig.5c und 5d haben die Einritzungen 14 bzw. 15 die Gestalt eines flachen S mit jeweils nach verschiedenen Seiten gekrümmten Endbereichen 16, wobei die geraden,

a. mittleren Abschnitte nach F i g. 5c auf der Kreisbahn 12 und nach F i g. 5d geneigt dazu angeordnet sind. In den Ausführungsbeispielen nach den Fig.5e, 5f und 5g haben die Einritzungen 17, 18 bzw. 19 die Gestalt eines flachen U mit nach jeweils derselben Seite hin

2', gekrümmten Endbereichen 16, die nach Fig. 5e radial nach außen und nach F i g. 5f radial nach innen weisen, während nach Fig. 5g Einritzungen 19 mit radial nach innen und radial nach außen weisenden Endbereichen 16 einander abwechseln.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Metalldose für unter Druck stehende Flüssigkeiten oder Gase, insbesondere Sprühdose, mit einem nach innen gewölbten Boden, welcher sich oberhalb eines bestimmten Innendrucks nach außen verformt und dazu eingerichtet ist, an einer Sollbruchstelle in Form einer die Wandstärke verringernden Einriizung zu reißen, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem Boden (S) mehrere Einritzungen (6, 7, 9; 11; 13 bis 19) befinden, welche wenigstens näherungsweise auf einer zur Dosenachse konzentrischen Kreisbahn (12) im Abstand hintereinander liegen, und daß jede Einritzung in Umfangsrichtung der Kreisbahn (12) und/oder zu dieser Umfangsrichtung geneigt orientiert ist

2. Metalldose nach Anspruch 1, bei welcher der nach innen gewölbte Boden einen äußeren Ringbereich mit einem Krümmungsradius Ri und einen Mittelbereich mit einem Krümmungsradius /?2 größer als R] aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Kreisbahn (12) zwischen dem Ringbereich (4) und dem Mittelbereich (5) liegt.

3. Metalldose nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisbahn (12) auf einer Ringnut (8) des Bodens (5) liegt.

4. Metalldose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einritzungen (9) auf dem Böi delrand (10) des Bodens (5) liegen.

5. Metalldose nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einritzungen (13) zueinander versetzt abwechselnd auf der einen und der anderen Seite der Kreisbahn (12) liegen.

6. Metalldose nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils benachbarte Endbereiche der Einritzungen (11, 14 bis 19) unterschiedliche Orientierungen zur Kreisbahn (12) haben.

7. Metalldose nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einritzungen (14, 15, 17, 18, 19) gekrümmte Endbereiche (16) haben.

8. Metalldose nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einritzungen (17 bis 19) die Gestalt eines flachen U haben.

9. Metalldose nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einritzungen (14, 15) die Gestalt eines flachen S haben.