DE2734128A1 - Behaelter mit zylindrischer seitenwand und einer unteren wand, die das eine behaelterende abschliesst - Google Patents
Behaelter mit zylindrischer seitenwand und einer unteren wand, die das eine behaelterende abschliesstInfo
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Description
Bei Behältern, die durch Abstreckziehen gefertigt sind, kann es an drei Hauptpunkten zu Schäden bei Druckbelastung
kommen, die beim Füllen und normalen Verschließen des einen Dosenendes auftritt. Derartige Schäden entstehen
meistens im Halsteil der Dose oder an der Seitenwand der Dose oder an ihrem Boden. Die vorliegende Erfindung sieht
einen Behälter vor, bei dem derartige Schäden am häufigsten im Bodenstück des Behälters auftreten; darüber hinaus
kann der Behälter verhältnismässig hohe Energiemengen aufnehmen, bevor ein schwerwiegender Schaden in solchem Ausmaß
eintritt, daß der Behälter die ihm zugedachte Aufgabe nicht mehr erfüllen kann. Wie gleich noch ausführlich
dargestellt werden soll, läßt sich bei den erfindungsgemäßen Dosen ein Schaden leichter voraussagen, weil nämlich
Schäden innerhalb eines verhältnismässig engen Bereichs von Belastungen zu erwarten sind. Die Behälter können
daher aus dünnerem Material hergestellt werden, weil nur geringere Fehlerbreiten zu erwarten sind.
Es ist aus mehreren Gründen vorteilhaft, einen Behälter herstellen zu können, bei dem Schäden am wahrscheinlichsten
im Bereich des Bodens auftreten. In dieser Hinsicht unterscheidet sich besonders bei abstreckgezogenen Behältern
die Stärke des Bodens nicht wesentlich von der Stärke des Ausgangsmaterials, aus dem derartige Dosen normalerweise
hergestellt werden. Die Stärke des Bodens kann bei derartigen Dosen verhältnismässig genau eingestellt werden.
Jedoch werden die Seitenwände dieser Dosen dem "Abstreckzug" unterworfen, und daher lassen sich die Wandstärken
weniger leicht steuern. Sobald Schäden an Dosen hauptsächlich im Bereich des Bodens auftreten, kann die Festigkeit
der Dose genauer gesteuert werden und sind ihre Schäden
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leichter vorauszusehen.
Ferner ist die erfindungsgemäße Dose so konstruiert,
daß Druckkräfte zunächst zu einer Durchbiegung (einer Art von Schaden) im Bodenbereich des Behälters führen,
und ausserdem erleidet der Boden verhältnismässlg weitgehende Formpuderungen, bevor es zu schwerwiegenden
Schäden kommt, wie sie sonst in der Seitenwand und im Halsteil auftreten. Infolgedessen kann der Behälter, so
lange die Druckkräfte nicht so groß werden, daß es zu schwerwiegenden Schäden kommt, weiterhin gefüllt und
verschlossen werden und braucht nicht ausgesondert zu werden. Die erfindungsgemäße Dose nimmt dabei erhebliche
Energiemengen auf, wenn der Boden durchgebogen wird. Somit kann man mehr Dosen füllen und verschließen als es
unter anderen Umständen der Fall wäre.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Dose aus einem Ausgangsmaterial geringerer
Stärke hergestellt werden kann. Eine Ausführungsform der Erfindung bietet ausserdem eine bessere Möglichkeit zum
selektiven Einstellen ihres Mittelteils, um das Volumen der Dose unverändert zu halten und dabei einen ziemlich
weitgehenden Verschleiß des Werkzeugs hinzunehmen, ohne daß die Werkzeugbestückung erneuert werden muß.
Ein zusätzlicher Vorteil einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Tendenz des Mittelteils des Dosenbodens, unter Druckentlastung nach dem öffnen der Dose
einwärts zu schnellen. Dadurch wird diese besondere Ausführungsform der Erfindung nach dem öffnen der Dose stabiler,
obwohl der Dosenboden an sich dazu neigt, sich unter Druckbelastung nach aussen zu wölben.
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Ein erfindungsgemäßer Behälter besitzt eine Seitenwand, die mit dem Bodenabschnitt des Behälters durch einen ersten
Kegelstumpfabschnitt und einen Halbtorusabschnitt verbunden ist. Der Halbtorusabschnitt seinerseits steht mit
einem Kreisringabschnitt und einem Bodenverschlußstück in Verbindung. Dank dieser Konstruktion entsteht ein
Behälter, der große Energiemengen aufnehmen kann, und bei dem Schäden in erster Linie im Bodenbereich auftreten.
Die genannten und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im einzelnen in der Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen und anhand der Zeichnungen erläutert,
in denen in allen Darstellungen gleiche Bauteile jeweils mit der gleichen Bezugszahl gekennzeichnet sind.
Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstäblich gehalten, sondern sollen die Prinzipien der Erfindung deutlich
machen.
Fig. 1 ist ein Tei!querschnitt durch eine Dose nach dem
Stand der Technik;
einer erfindungsgemäeen Ausführungsform einer Dose;
lig. 4 gibt stark vergrössert einen Teil eines Oberstempeis
im Bereich des Bogens 4-4 in Fig. 3 wieder;
Fig. 5 zeigt einen Teil einer Oberstempelflache im Bereich
der Linien 5-5 in Fig. 3;
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einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7A und 7B sind schematische Darstellungen einer Vorrichtung zur Herstellung eines Bodens für die Ausführungsform
nach Fig. 6, und
Fig. 8 ist eine Ansicht eines Dosenbodens im Blick auf die Linien 8-8 in Fig. 7B.
Fig. 1 zeigt einen Behälter nach dem Stand der Technik mit einer zylindrischen Seitenwand 12, die unter einem Winkel ö<
an einen ersten Kegelstumpfabschnitt 14 anschließt, der praktisch ebene innere bzw. äussere Begrenzungsflächen 16
bzw. 18 aufweist. Der Abschnitt 14 liegt danach zwischen •ine« nach aussen konvexen Bodenwulst 20 und einem Übergangspunkt
22 zwischen der Seltenwand 12 und dem ersten Kegels tuapfabschnitt 14.
FIf. 2 seift den Boäenabschnitt eiaes Behälters nach einer
Avsfthrwfifsferm 4er Irfi»chief. Darnach schlieft die Seitenwand
12 an einen ersten Kegelstumpfabschnitt 24 an, der
seinerseits mit eine« Halbtorusabachnitt 2t in Verbindung
steht, der wiederum In eine« ersten Kreisringabschnitt 28
übergeht. Der erste Kreisringabschnitt 28 ist durch einen ■weiten Kegelstumpfabschnitt 32 mit einem zweiten Kreis-
^■gabschnitt 30 verbunden, dessen andere Seite über einen
dritten Kegelstumpfabschnitt 36 an einen ebenen Mittelabschnitt 34 anschließt.
Der Halbtorusabschnitt 26 ist nach aussen konvex über
einer Sehne 38, die swischen dem ersten Kegelstumpfab-
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schnitt 24 und dem unteren Kreisringabschnitt 28 verläuft und mit der Behälterachse 40 einen Winkel /J einschließt.
In Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wurden der Radius R des Halbtorusabschnitts
26 und der Winkel ρ in bestimmten Grenzen variiert; das
soll anschliessend im Zusammenhang mit einem Oberstempel beschrieben werden, der zur Herstellung der in Fig. 2 gezeigten
Form benutzt wird.
Die Schemazeichnung Fig. 3 zeigt einen Oberstempel 46, der gerade im Begriff ist, einen Napf 48 durch eine Abstreckziehvorrichtung
zu und gegen ein Bodengesenk 52 zu treiben. Mit der gleich zu beschreibenden Ausnahme
handelt es sich bei den in Fig. 3 gezeichneten Elementen um gebräuchliche Bauteile,die nicht weiter behandelt werden
sollen. Die Abstreckziehvorrichtung 50 weist z.B. übliche
Weiterziehgesenke, Streckziehringe, Führungsringe u. dgl. auf, aber diese Teile sind nicht Gegenstand der Erfindung.
Fig. 4 gibt einen Abschnitt des Oberstempels 46 wieder, der den Halbtorusabschnitt 26 des in Fig. 2 gezeichneten
Dosenbodens formt. Die Teile des in Fig. 4 gezeichneten Stempels, die dem Dosenboden nach Fig. 2 zuzuordnen sind, sind
mit einem Strich C) an der entsprechenden Bezugszahl versehen. Z.B. entspricht die Seitenwand 12 der Dose der
Seitenwand 12* des Stempels, der erste Kegelstumpfabschnitt
24 der Dose entspricht dem Kegelstumpfabschnitt 24* an
dem Stempel, der Halbtorusabschnitt 26 der Dose entspricht dem Halbtorusabschnitt 26' des Stempels und der gebogene
Abschnitt 28 an der Dose entspricht dem Abschnitt 28* an dem Stempel.
Der Kegelstumpfabschnitt 24' schließt mit der Seitenwand
12* einen Winkel Ύ ein. Die besten Ergebnisse lassen sich
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erzielen, wenn man dem Winkel feinen Wert zwischen 1°
und 6° gibt. Die besten Ergebnisse erhält man ferner, wenn man die axiale Länge L2 des ersten Kegelstumpfabschnitts
24* zwischen 3,8 und 15,5 mm (0,150 und 0,600 inches) wählt, wenn es sich um einen unter Druck stehenden
Behälter nach Art einer üblichen Bierdose handelt. Dabei sollte das Zahlenverhältnis Q1 von 7P (in Winkelgraden) zu
L2 (in Zoll)zwischen 1 und 60, vorzugsweise bei etwa 12
liegen. Wenn Q1 zu klein wird, wächst der Werkzeugverschleiß
ganz erheblich, und wenn Q1 zu groß wird, vermindern sich
die Möglichkeiten der Energieaufnahme bei dem Behälter.
Der Halbtorusabschnitt 26* ist um die Sehne 38' herum
gebogen, deren Verlängerung mit der Behälterachse einen Winkel ft einschließt. Wenn β zunimmt, wächst bei im übrigen
unveränderten Parametern auch die Strecke L2. Entsprechend
wird bei abnehmendem Wert von β(und im übrigen unveränderten Parametern) die Strecke L2 kleiner, weil
die Länge der Sehne zunimmt. Diese wird durch die Strecke L3 bestimmt, die die Sehne 38' in allen ihren verschiedenen,
von den Änderungen der Winkel β und ^T abhängenden
Positionen wiedergibt. Der Betrag des Winkels β liegt vorzugsweise
zwischen 33° und 47°, wobei die besten Ergebnisse bei Werten von P zwischen 37° und 43° erzielt werden.
Für einen unter Druck stehenden Behälter nach Art einer gewöhnlichen Bierdose sollte der Radius des Halbtorusabschnitts
26* zwischen 5,1 und 18,0 mm (0,200" und 0,700") liegen. Allgemein ausgedrückt sollte das Zahlenverhältnis
Q2 zwischen P (in Winkelgraden) und R (in Zoll) aischen
35 und 300 betragen. Behälter mit einem unter etwa 35 liegenden Q2~Wert weisen Schäden eher am Korpus und am
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Halsteil als am Boden auf und Behälter mit einem Q.-Wert
über 300 haben verhältnismäßig niedrige Anfangsverformungspunkte.
Aa vorteilhaftesten ist ein Q2-Wert von 85,
der mehr am unteren Ende des oberen Bereichs von Q2 liegt
und nicht, wie erwartet werden könnte, in der Mitte.
Die Zahlenverhältnisse L-J/R1 (Q3) und L-j/L2 (Q4) scheinen
weniger kennzeichnend zu sein. Ein bevorzugter Bereich für Q3 liegt jedoch zwischen etwa 0,5 und 2,5, und ausgezeichnete
Resultate ergibt ein Qj-Wert von etwa 0,965. Entsprechend liegt der bevorzugte Bereich für Q4 zwischen
etwa 1,35 und 3,25, wobei ein Q.-Wert von etwa 1,93 ausgezeichnete Ergebnisse bringt.
Behälter der eben beschriebenen Art wurden geprüft, um ihre Fähigkeit zur Energieaufnahme und ihre Tendenz zur
Bodenverformung vor der Zerstörung ihrer Seitenwände und Halsteile festzustellen. Die Prüfungsergebnisse von bevorzugten
Behältern wurden dann mit denen von Behältern verglichen, die Bodenformen nach Art der in Fig. 1 gezeichnetes
Gestalt amfwiesen. Auf der Grundlage dieser Prttfer-
«efcaisse erfato aick, 4a· die Bemalter der oam beschriebene»
Art mit lalbtorusabschnitten 2<* im Vergleich zu dem VergleichseOsen nach dem Stand der Technik deutlich
höhere Werte für die Eaergieaufnähme besitzen. Bei einer
bevorzugten Ausfuhrungsform mit Q1 ■ 12, Q2 ■ 84, Q3 "
O,9€5 und Q4 - 1,93 besaflen die Behälter eine um 537 %
höhere Energieaufnahmerate als der Durchschnitt der Vergleichsdosen,
die ihrerseits erheblich bessere Festigkeitswerte besitzen als bestimmte bekannte Dosentypen. Eine
der geprüften Dosen nach der Erfindung zeigte noch höhere Wertender Energieaufnahme, aber ihr Q2~Wert lag am unteren
Ende des bevorzugten Bereichs, und es gab keine so gute Sicherheit dafür, daß eine ausreichende Bodenverformung
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stattfinden würde, bevor ein Schaden an der Seltenwand
eintrat. Obwohl somit noch höhere Werte der Energieaufzehrung zu erzielen wären, geht das zu Lasten der Vorhersagbarke
it des Schadenortes, worüber anschliessend berichtet werden soll.
Wie erwähnt, war es normalerweise schwierig, die Art des Behälterfehlers oder Preßfehlers zu bestimmen, die zu
Behälterschäden führte. Der Grund dafür war in erster Linie in der ganz regellosen Verteilung der Schadensstellen zu
suchen. Bei einer Ausbildung der Behälter nach der Lehre der vorliegenden Erfindung hat sich dagegen gezeigt, daß
die meisten Behälter (etwa 95 %) einen Schaden im Bodenbereich erleiden, bevor Halsteil oder Seitenwand reissen.
Ferner hat sich gezeigt, daß diese Tatsache zur Fehlersuche an den Pressen ausgenutzt werden kann, wenn die Dosen bei
ihrer Herstellung periodisch geprüft werden. Zu diesem Zweck werden bei der Herstellung der Dosen bestimmte Dosen
wahllos herausgenommen und einem Druckversuch unterzogen, um festzustellen, welche Schäden an den Dosen auftreten.
Wenn eine Anzahl Dosen aus einer bestimmten Presse auf diese Weise geprüft werden, läßt eine über dem Durchschnitt
liegende Zahl von Schäden am Halsteil darauf schließen, daß die Halsteile zu dünn und/oder die Halsteilgesenke der
Presse abgenutzt sind.
Wenn in entsprechender Weise ein deutlicher Anteil der Dosen Schäden am Boden zeigt, so ist damit z.B. angedeutet,
daß die Behälterwände zu dünn sind, was von einem Fehler im Profil des Stempels herrührt.
Ebenso ist es, wenn der Behälterboden bei einem unbrauchbar niedrigen Druck zerstört wird, ein Zeichen dafür, daß
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die Nase des Stempels fehlerhaft 1st. Werden jedoch Behälter
der In Flg. 1 gezeichneten Art iener Druckprüfung unterworfen, ist die Art des Schadens so wenig vorhersehbar,
daß die obenbeschriebene Methode zum Prüfen und zur Fehlersuche nicht anwendbar ist.
Wie erwähnt, ist es besonders im Zusammenhang mit der Ermittlung einer fehlerhaften Maschine erwünscht, die Presse
herauszufinden, die eine bestimmte Dose produziert hat. Bisher bestand jedoch die Schwierigkeit, daß eingeprägte
oder gelochte Markierungen an den Behältern zu Spannungskonzentrationen führten, die vorzeitige Schäden an der Dose
verursachten. Jetzt hat sich aber gezeigt, daß der Boden einer Dose "luft"- oder "schmiermittel"-geprägt werden
kann, anscheinend ohne daß sich dadurch schädliche Spannungskonzentrationen ergeben.
In diesem Zusammenhang ist in Fig. 5 das den Boden formende Ende 47 des Oberstempels 46 aus Fig. 3 gezeichnet,
in das die Zahl "12" geätzt ist, während das entsprechende Gesenkelement 49 des Bodengesenks 52 glatt bleibt. Wenn
nun ein Dosenboden zwischen den markierten und den nichtmarkierten Pressenelementen eingepreßt wird, entsteht eine
brauchbare Markierung durch die zwischen den beiden Pressenelementen eingeschlossene Luft oder das eingeschlossene
Schmiermitte1.
In entsprechender Weise kann man eine Dosenmarkierung auch erzeugen, indem das Zeichen auf das Gesenkelement
für den Boden geprägt oder graviert und der entsprechende Oberstempel 47 glatt belassen wird. In beiden Fällen erfolgt
eine geeignete Prägung des Dosenbodens durch Luft oder Schmiermittel, ohne daß offensichtlich schädliche
Spannungskonzentrationen auftreten.
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Mit der obenbeschriebenen Einrichtung lassen sich Behälter herstellen, die nicht nur hohe Energien aufzunehmen
vermögen, sondern deren Schadensstelle auch In
den meisten Fällen Im Bereich des Bodens liegt. Auf diese Welse läßt sich die Qualität der Dose leichter überwachen,
die Fehlerursachen lassen sich leichter bestimmen, und ausserdem lassen sich wegen der Möglichkeit, grössere
Energien aufzunehmen, diese Behälter aus verhältnismässig dünnem Ausgangsmaterial herstellen. Beispielsweise hat
eine normale Bierdose eine Wandstärke von etwa 0,13 mm (0,0051 inch) und eine Bodenstärke von etwa 0,36 mm
(0,0145 inch). Wie noch gezeigt wird, sind aber Dosen mit dem Kegelstumpfabschnitt 24 und Halbtorusabschnitten 26
bei dem üblichen BierabfüllVorgang verwendet worden, deren
Wandstärke im Mittel nur 0,11 mm (0,0045 inch) und deren Bodenstärke 3,6 mm (0,141 inch) betrug.
Der in Fig. 2 gezeichnete Boden besitzt ausserdem nicht den in Fig. 1 angegebenen Verstärkungswulst 58. Wenn die
Festigkeit der Dose nach Fig. 2 noch erhöht werden soll, muß man daher einen Verstärkungswulst 60 anbringen, wie
er etwa in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist. Dieser HaIbtoruswulst
60 hat eine erhebliche Bogenlänge und ersetzt den zweiten Kreisringabschnitt 30 der sich zwischen dem
zweiten und dem dritten Kegelstumpfabschnitt 32 und 36 befindet. Im Querschnitt erstreckt sich der Wulst 60 über
einen Bogen 62 von mehr als 110°, vorzugsweise sogar über etwa 180°.
Der Radius 64 des Halbtoruswulsts 60 liegt bei einer üblichen
Bierdose zwischen 0,76 mm (0,030 inch) und 4,7 mm (0,187 inch), liegt vorzugsweise aber bei etwa 1,52 mm
(0,060 inch). Beim Anbringen von Wülsten wie etwa dem Wulst 60 ließen sich Dosen herstellen, deren Druck um
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0,35 kg/cm (5 psi) erhöht werden konnten, andererseits
konnte man die Stärke des Rohblechs auch bis zu den oben angegebenen Werten herabsetzen.
Die Kegelstumpfabschnitte 24 und der Halbtorusabschnitt 26 aus Fig. 2 leisten einen wesentlichen Beitrag zu
der Energieaufnahmefähigkeit der obenbeschriebenen Dosen. Auch Dosen mit verhältnismässig ebenem Boden mit ähnlichen
Halbtorusabschnitten zeigten ausserordentlich günstige Werte der Energieaufnahme. Nach Fig. 6 sind z.B.
die Seitenwände 66 einer Dose an einen ersten Kegelstumpfabschnitt 68 herangeführt, der seinerseits an einen Halbtorusabschnitt
70 anschließt. Diese Abschnitte der in Fig. 6 gezeigten Form stimmen praktisch überein mit den entsprechenden
Formen der Dose nach Fig. 2. Sie sollen daher nicht im einzelnen beschrieben werden. Statt daß der Halbtorusabschnitt
70 in einen Kegelstumpfabschnitt 32 wie in Fig. 2 übergeht, schließt der Halbtorusabschnitt 70 hier
bei 72 an ein verhältnismässig ebenes Bodenverschlußstück 74 an. Dabei empfiehlt es sich, das Bodenverschlußstück
74 so auszuführen, daß es im druckentlasteten Zustand schwach nach innen gewölbt ist, wie durch die gestrichelte
Linie 76 angedeutet ist.
Der Abstand d zwischen dem gezeichneten "ebenen" Bodenverschlußstück
74 und der gestrichelten Linie 76 sollte mindestens 0,13 mm (0,005 inch) betragen und nicht größer
sein als d2 zwischen dem "ebenen" Bodenverschlußstück 74
und der gestrichelten Linie 78, die gleich beschrieben wird. Das heißt, daß für eine übliche Standard-Bierdose
(Durchmesser D* 66 mm- 2,6 inch) mit zweieinhalb Volumenteilen
CO2 der Abstand d1 höchstens etwa 1,3 mm (0,050 inch)
betragen sollte, jedoch etwas größer seir^cann, wenn die
Stabilität von verpackten Dosen keine zu große Bedeutung
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hat; ausserdem nimmt dieser Wert mit abnehmendem Dosendurchmesser
D ebenfalls ab. Bei "Minidosen" (Durchmesser 33 mm - 1,3 inch) sollte beispielsweise d- nicht mehr als
etwa 10,2 mm (0,40 inch) betragen, und für grössere Dosen (mehr als 76 mm (3,0 inch) Durchmesser) kann d- auf 18,0
mm (0,70 inch) anwachsen und kann mit zunehmender Dosenhöhe etwas abnehmen. Bei allen Dosen sollte aber das Verhältnis
von D zu d1 zwischen etwa 40 und 500 liegen.
In einer gleich zu beschreibenden Weise wird das Bodenverschlußstück
74 bei der Dose nach Fig. 6 bei der Herstellung gemäß der gestrichelten Linie 76 einwärts gewölbt, aber
wenn die Dose anschliessend unter Druck gesetzt wird, biegt sichdas Bodenverschlußstück 74 gemäß der gestrichelten
Linie 78 nach aussen durch. Wenn dann die Dose geöffnet und dadurch druckentlastet wird, schnellt das Dosenverschlußstück
74 zurück nach innen und nimmt wieder die Lage nach der gestrichelten Linie 76 ein. Das ergibt also
eine Dose, die beim Verpacken und Lagern der gefüllten Dosen etwas unstabil ist, die aber wieder volle Standfestigkeit
hat, wenn sie geöffnet und der Inhalt verwendet wird.
Ein zusätzlicher Vorteil der leichten Einwärtswölbung des BodenverschlufistUcks 74 ist darin zu sehen, daß die
Dose dadurch leichter durch Vakuumhalter festgehalten werden kann, die bei der Herstellung und beim Abfüllen benutzt
werden. Es ist nämlich häufig vorteilhaft, ungefüllte Dosen zu halten und zu transportieren, indem man an ihrem
Boden mittels einer Vakuumöffnung ein Vakuum wirken lält
und sie dadurch an einem geeigneten Befestigungsteil festhält. Wenn aber der Dosenboden flach an der Vakuumöffnung
anliegt, kann der Unterdruck nur auf einen Teil des Dosen-
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bodens einwirken, der gerade der Größe der Vakuumöffnung entspricht. Zweckmässigerweise hat daher der Dosenboden
einen gewissen Abstand von der Oberfläche des Befestigungsteils, so daß der Unterdruck aus der Vakuumöffnung
an einem wesentlich grösseren Teil des Dosenbodens angreifen kann.
2 digkeit geprüft, so wurden sie mit 10,5 kg/cm (150 psi)
beaufschlagt, ohne daß sich eine merkliche bleibende Verformung
des Bodens einstellte. Das ist wesentlich, weil die Spezifikationen für im übrigen entsprechende übliche
Dosen zulassen, daß bereits bei 6,3 kg/cm (90 psi) Ausbeulungen am Boden entstehen. Ferner leisten die Dosen
nach Fig. 6 Wandbelastungen in praktisch gleichem Ausmaß Widerstand wie die oben in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen
Dosenformen. Ausserdem wölbten die Dosen nach Fig. 6 bei Druckbeaufschlagung sich nach aussen in die der
gestrichelten Linie 78 entsprechende Lage (Fig. 5), und schnellten nach innen zurück in die der Linie 76 (Fig. 5)
entsprechende Lage, wenn Druckentlastung im Doseninneren eintrat.
Die genannte "Schnell"-Wirkung wird durch einen Weiterschlag-Schritt
bei der Herstellung des Dosenbodens herbeigeführt. Das bedeutet, daß der Boden jeder Dose längs
e iner Kreislinie in dem Übergangsbereich 72 weitergezogen wird, wie in Fig. 7B gezeichnet und wie anschliessend im
Zusammenhang mit Fig. 7A/B beschrieben werden soll.
Die schematisch gehaltenen Fig. 7A und 7B zeigen einen Oberstempel 75 (entsprechend dem Oberstempel 46 in Fig. 3),
der gerade eine Dose gegen ein Bodenformelement 76 treibt.
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Der Einfachheit halber ist in den Fig. 7 A/B nicht eine Abstreckziehvorrichtung (wie die Vorrichtung 50 in Fig.3)
gezeichnet, sondern das Bodenformelement 76 weist einen Aussenring 78 mit einem darin befindlichen Einsatzteil
80 mit zwei Halbtorusflachen 82 auf, die der Fläche 26'
in den Fig. 4 und 7B entspricht.
Der Aussenring 78 befindet sich in einem feststehenden Teil 83 des Bodenformelements, das mit einer Bodenunterlage
84 versehen ist, die in dem Aussenring 78 und dem feststehenden Teil 83 ein wenig verschiebbar ist. D.h.,
eine Druckluftmembran 85 nach Art der bei Druckluftbremsen
2 verwendeten Membranen, drückt mit 5,6 kg/cm (50 psi) auf
eine Fläche von 324 cm (50 square inches) und übt eine Kraft von 1814 kg (4000 pounds) in Richtung des Pfeils
auf einen mit der Bodenunterlage 84 verbundenen Schaft 87 aus. Infolgedessen bewegt sich die Unterlage 84 in
Fig. 7A nach links gegen die 1814 kg (4000 pounds) Kraft, die auf den Schaft 87 einwirken.
hinter dem Aussenring 78 und umgibt in der gezeichneten
2 Weise die Bodenunterlage 84, und Druckluft mit 6,3 kg/cm
(90 psi) wird durch die öffnung 90 in die Kammer 88 geleitet.
wird, wird die unter 6,3 kg/cm (90 psi) stehende Druckluft auch mittels der Offnungen 89 durch den Oberstempel
geleitet und beaufschlagt die Innenseite des Bodens 74 der Dose.
Wenn der Oberstempel sich weiter nach links bewegt, trifft der Dosenboden die Fläche 82 an dem Einsatzstück 80 längs
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eines mit 72' in Fig. 8 bezeichneten Berührungskreises. Dadurch wird das Metall auf dem Radius 26 fest gegen den
Oberstempel 75 gepreßt.
Dann trifft der Boden 74 auf die Oberseite der Bodenunterlage 84, die den Boden 74 einwärts zu wölben beginnt. Eine
Nase 100 des Oberstempeis 75 mit einem engeren Radius klemmt das Metall zwischen dem Radius 100 und der Oberseite der
Bodenunterlage 84 am Punkt 101 ein und auf diese Weise erfolgt der Weiterschlag des Metalls. Das bedeutet, daß das
Metall in einer Weise eingeklemmt wird, daß seine Stärke am Berührungspunkt etwas verändert wird. Dadurch wird der
Boden leicht einwärts gerichtet, was zu der oben beschrieb enen "Schnell"-Wirkung führt.
Bei jeder weiteren Vorwärtsbewegung des Oberstempels 75 werden lediglich die Bodenunterlage 84, der Schaft 87 und
der Aussenring 78 nach links gegen die 1814 kg- (4000 pounds-) Kraft der Membran bewegt.
Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch der Halbtorusabschnitt 70 (entsprechend 26' an dem Oberstempel) zwischen dem Oberstempel
und dem Aussenring 80 gebildet worden, der Dosenboden ist im gewünschten Ausmaß durchgebogen, und ein
massivgeprägter Ring 72* ist um den Dosenboden gebildet dankt der einleitenden linienförmigen Berührung des Dosenbodens
mit dem Kreis 72* zwischen dem Oberstempel 75 und der Oberseite 101 der Bodenunterlage 84.
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Claims (45)
1. !Behälter mit einer Seitenwand und einer unteren Wand,
das eine Behälterende abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Wand einen Kegelstumpfabschnitt
(24) aufweist, dessen grösseres Ende an die Seitenwand (12) anschließt, einen Halbtorusabschnitt
(26), dessen grösseres Ende an das kleinere
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OFHQINAL INSPECTED
Ende des Kegelstumpfabschnitte (24) anschließt, wobei die Erzeugende des Halbtorusabschnitts (26) ein
zur Aussenseite des Behälters hin konvex gewölbter Kreisbogen ist, und ein mittleres Bodenverschlußstück
(34), das an das kleinere Ende des Halbtorusabschnitts (26) anschließt.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vereinigungsstelle zwischen dem Bodenverschlußstück (34) und dem Halbtorusabschnitt (26) massivgeprägt
ist.
3. Behältephach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Bodenverschlußstück (34) bei druckentlastetem Behälter einwärts und bei druckbeaufschlagtem Behälter
auswärts gewölbt ist.
4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bodenverschlußstück (34) um eine Strecke zwischen etwa 0,13 mm und 1,3 mm (0,005 inch und 0,050 inch)
einwärts gewölbt ist.
5. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Durchmesser D der Behälterseitenwand
(12) und der Strecke, um die das Bodenverschlußstück (34) bei druckentlastetem Behälter
einwärts gewölbt ist, zwischen etwa 40 und 500 liegt.
6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge-
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kennzeichnet, daß der Kegelstumpfabschnitt (24) mit der
Seitenwand (12) einen Winkel ^f einschließt, der eine
Größe zwischen etwa 1° und 6° hat.
7. Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel T eine Größe von etwa 3° hat.
8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sehne (38), die sich zwischen
den Verbindungen des Halbtorusabschnitts (26) mit dem Kegelstumpfteil (24) bzw. dem Bodenverschlußstück (34)
erstreckt, mit der Achse der zylindrischen Seitenwand (12) einen Winkel ß>
einschließt, der eine Größe zwischen etwa 33° und 47° hat.
9. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel β eine Größe zwischen etwa 37° und 43° hat.
10. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Axialabstand zwischen den Verbindungen des Kegelstumpfteils mit der Seitenwand (12)
bzw. dem Halbtorusabschnitt (26) etwa 3,8 bis 15,2 mm (0,150" bis 0,600") beträgt.
11. Behälteqhach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der genannte axiale Abstand etwa 6,35 mm (etwa 0,250") beträgt.
709885/1012
12. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelstumpfabschnitt
(24) einen Winkel TmIt der Seltenwand (12) einschließt
und daß der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses (Q1)
zwischen dem Winkel ΊΓ (In Winkelgraden) und dem Axialabstand
zwischen den Verbindungen des Kegelstumpfabschnitts (24) mit der Seltenwand (12) bzw. dem Halbtorusabschnitt
(26) (In Zoll) zwischen etwa 1 und 60 liegt.
13. Behälter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
Q1 etwa 12 beträgt.
14. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius R des Halbtorusabschnltts
(26) zwischen etwa 5,1 mm und 18,0 mm (etwa 0,200 " und 0,700") beträgt.
15. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sehne (38) , die sich zwischen den
Verbindungen des Halbtorusabschnitts (26) mit dem Kegelstumpfabschnitt
(24) bzw. dem Bodenverschlußstück (34) erstreckt, mit der Achse der zylindrischen Seitenwand
(12) einen Winkel fc einschließt und daß der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses (Q2) zwischen dem Winkel f>
(in Winkelgraden) und dem Radius R des Halbtorusabschnitts (in Zoll) zwischen etwa 35 und 300 liegt.
16. Behälter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Q2 etwa 85 beträgt.
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2734 I 28
17. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand L2 zwischen
der Verbindung des Kegelstumpfabschnltts (24) mit der Seltenwand (12) und der Verbindung des Halbtorusabschnltts
(26) mit dem genannten Verbindungsstück In einem Verhältnis Q3 zu dem Radius R des Halbtorusabschnitts
steht, dessen Betrag zwischen etwa 0,5 und 2,5 liegt.
18. Behälter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Q- etwa 0,965 beträgt.
19. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand L1 zwischen der
Verbindung des Kegelstumpfabschnitte (24) mit der Seitenwand (12) und der Verbindung des Halbtorusabschnitts
(26) mit dem Verbindungsstück in einem Verhältnis Q4
zu dem axialen Abstand L2 zwischen den Verbindungen des
Kegelstumpfabschnitte (24) mit der Seitenwand (12) bzw. dem Halbtorusabschnitt (26) steht, dessen Betrag zwischen
etwa 1,35 und 3,25 liegt.
20. Behälter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß Q4 etwa 1,93 beträgt.
21. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß L1 der axiale Abstand zwischen der Verbindung des Kegelstumpfabschnitts
(24) mit der Seitenwand (12) und der Verbindung des Halbtorusabschnitts (26) mit dem
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Bodenverschlußstück (34) ist, daß L2 der axiale Abstand
zwischen den Verbindungen des Kegelstumpfabschnitts (24) mit der Seitenwand (12) bzw. dem Halbtorusabschnitt
(26) ist, daß R der Radius des Halbtorusabschnitts ist, daß Y der zwischen dem Kegelstumpfabschnitt (24) und der
Seitenwand (12) eingeschlossene Winkel ist, daß (' der zwischen der Achse der zylindrischen Seitenwand (12) und
einem zwischen den Verbindungen des Halbtorusabschnitts (26) und dem Kegelstumpfabschnitt (24) bzw. dem Bodenverschlußstück
(34) eingeschlossene Winkel ist, daß Q1 der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen dem
Winkel f (in Winkelgraden) und L2 (in Zoll) ist, daß Q2
der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen dem Winkel β (in Winkelgraden) und R (in Zoll) ist, daß Q3
der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen L1 und R ist, und daß Q4 der Betrag des zahlenmässigen
Verhältnisses zwischen L. und L2 ist, und daß Q1 zwischen
etwa 1 und 60, Q2 zwischen etwa 35 und 300, Q3 zwischen
etwa 0,5 und 2,5 und Q4 zwischen etwa 1,35 und 3,25
beträgt.
22. Behälter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Q1 etwa 12, Q2 etwa 85, Q3 etwa 0,965 und Q4 etwa 1,93
beträgt.
23. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem
Halbtorusabschnitt (26) und dem BodenverschluBstück (34) einen zweiten Kegelstumpfabschnitt (32) aufweist,
der mit dem anderen Ende des Halbtorusabschnitts (26)
70Ö885/1012
durch einen ersten Kreisringabschnitt (28) verbunden ist, sowie einen dritten Kegelstumpfabschnitt (36),
der mit seinem grösseren Ende mit dem zweiten Kegelstumpfabschnitt
(32) durch einen zweiten Kreisringabschnitt (30) verbunden ist, und daß das Bodenverschlußstück
(34) das Ende mit dem kleinen Durchmesser an dem dritten Kegelstumpfabschnitt (36) verschließt.
24. Behälter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß L1 der axiale Abstand zwischen der Verbindung des ersten
Kegelstumpfabschnitts (24) mit der Seitenwand (12) und der Verbindung des Halbtorusabschnitts (26) mit dem
ersten Kreisringabschnitt (28) ist, daß L2 der axiale
Abstand zwischen den Verbindungen des ersten Kegelstumpfabschnitts
(24) mit der Seitenwand (12) bzw. dem HaIbtorusabschnitt (26) ist, daß R der Radius des Halbtorusabschnitts
(26) ist, daß f der Winkel zwischen dem ersten Kegelstumpfabschnitt (24) und der Seitenwand (12)
ist, daß Io der Winkel zwischen der Achse der zylindrischen
Seitenwand (12) und einer Sehne (38) ist, die sich zwischen den Verbindungen des Halbtorusabschnitts
(26) mit dem ersten Kegelstumpfabschnitt (24) bzw. dem ersten Kreisringabschnitt (28) eingeschlossene Winkel ist,
daß Q1 der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen
dem Winkel T (in Winkelgraden) und L2 (in Zoll)
ist, daß Q2 der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses
zwischen dem Winkel A (in Winkelgraden) und R (in Zoll) ist, daß Q. der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses
zwischen L1 und R ist, und daß Q4 der Betrag des zahlenmässigen
Verhältnisses zwischen L1 und L2 ist, und daß
Q-J zwischen etwa 1 und 60 beträgt, daß Q2 zwischen etwa
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35 und 3OO beträgt, daß Q3 zwischen etwa 0,5 und 2,5
beträgt und daß Q4 zwischen etwa 1,35 und 3,25 beträgt.
25. Behälter mit einer Seitenwand und einer unteren Wand, die das eine Behälterende abschließt, gekennzeichnet
durch einen massivgeprägten Abschnitt und einen HaIbtorusabschnitt
(70), dessen eines Ende mit der Seitenwand (66) verbunden ist, während das andere Ende durch
den genannten massivgeprägten Abschnitt mit einem mittleren Bodenverschlußstück (74) verbunden ist.
26. Behälter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenverschlußstück (74) bei druckentlastetem Behälter
einwärts gewölbt ist, bei druckbeaufschlagtem Behälter aber auswärts gewölbt ist.
27. Behälter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenverschlußstück (74) um zwischen etwa 0,13 mm
und 1,3 mm (etwa 0,005 inch und 0,050 inch) einwärts gewölbt ist.
28. Behälter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Behälterseitenwand
(66) und der Strecke, um die das Bodenverschlußstück (74) sich einwärts wölbt, wenn der Behälter
druckentlastet wird, zwischen etwa 40 und 500 liegt.
29. Behälter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß
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2734 I
der Radius des Halbtorusabschnitts (70) zwischen etwa 5,1 mm und 18,0 rom (etwa 0,200 " und 0,700 ") mißt.
30. Verfahren zur Herstellung eines Behälters mit zylindrischer Seitenwand und einer Einrichtung zum Verbinden
der Seitenwand mit einer unteren Wand, die das eine Behälterende abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Teil der Einrichtung, die die Seitenwand mit der unteren Wand verbindet, massivgeprägt ist.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Einrichtung einen Halbtorusabschnitt
aufweist und daß die Massivprägung an dem HaIbtorusabschnitt
vorgenommen wird.
32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenverschlußstück einwärts gewölbt wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenverschlußstück um etwa 0,13 mm bis 1,3 mm
(0,005 inch bis 0,050 inch) einwärts gewölbt wird.
34. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers des Behälters zu der
Tiefe des Einwärts gewölbten Abschnitts zwischen etwa 40 und 500 liegt.
35. Vorrichtung zur Herstellung eines Behälters mit zy-
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lindrischer Seltenwand und einer verbindenden Einrichtung, von der ein massivgeprägter Abschnitt die
Seltenwand mit einer unteren Wand verbindet, die das
eine Ende des Behälters abschließt, gekennzeichnet durch
einen Oberstempel (75), der den Behälter an einem gewählten Abschnitt Im Inneren der verbindenden Einrichtung
erfaßt, die massivgeprägt werden soll, ein Bodenformelement (76) , das zunächst Abstand von der
unteren Abschlußwand hat und ein berührendes Organ aufweist, das den gewählten Abschnitt der den Boden abschliessenden
Wand in linienförmigem Kontakt zwischen dem genannten Organ und dem genannten Oberstempel(75)
berührt, und
eine Einrichtung zum Bewegen des Oberstempeis (75) relativ
zu dem Bodenformelement (76) , um einen massivgeprägten Bereich an der genannten gewählten Berührungslinie (72*) hervorzubringen.
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Flüssigkeitsdruck ausübende Einrichtung
(85) vorgesehen ist, die einen Flüssigkeitsdruck hinter dem berührenden Organ ausübt, um dieses Organ gegen
den Oberstempel (75) zu drücken.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Flüssigkeitsdruck ausübende Einrichtung
vorgesehen ist, die einen Büssigkeitsdruck im Inneren
des Behälters ausübt, um den Behälter in Richtung auf
7008 Κ 5/1012
das Bodenformelement (76) zu drücken.
38. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites den Boden berührendes Organ vorgesehen
ist, von dem ein wesentlicher Abschnitt zentral an seinem einen Ende und innerhalb des ersten berührenden Organs
angeordnet ist, wobei das zweite berührende Organ innerhalb des ersten berührenden Organs nach dem Massivprägen
axial bewegbar ist.
39. vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die Flüssigkeitsdruck hinter das zweite den Boden berührende Organ
leitet, um dieses zweite den Boden berührende Organ gegen den Boden des Behälters zu drücken.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdruck auf das zweite den Boden berührende
Organ durch eine Bewegung des Bodens des Behälters gegen das eine Ende des zweiten den Boden berührende
Organ übertroffen wird und daß vorgesehen ist: eine nachgiebige Einrichtung (84), die das andere Ende
des zweiten den Boden berührenden Organs berührt, wenn der genannte Flüssigkeitsdruck übertroffen wird, wobei
die nachgiebige Einrichtung (84) und das zweite den Boden berührende Organ dadurch eine weitere Bewegung
mit dem Oberstempel (75) und dem Behälter auszuführen vermögen, nachdem der genannte Flüssigkeitsdruck übertroffen
ist.
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41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet,
daß die genannte nachgiebige Einrichtung (84) getrennt einem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist.
42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet,
daß eine dritte Flüssigkeitsdruckeinrichtung vorgesehen ist, die einen Flüssigkeitsdruck innerhalb des Behälters
ausübt, um den Behälter gegen das Bodenformelement zu
drücken.
43. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß zentral in dem Oberstempel ein gewölbter Abschnitt
ausgebildet ist, der von dem Behälterboden weg gerichtet ist und den Mittelteil des Behälterbodens sich nach innen
vorwölben läßt, wenn der Boden mit dem Bodenformelement
(76) in Kontakt kommt.
44. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der gewölbte Abschnitt eine Tiefe zwischen 0,13 mm und
1,3 mm (0,005 inch und 0,050 inch) hat.
45. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers des Behälters zu
der Tiefe des gewölbten Abschnitts zwischen etwa 40 und 500 liegt.
706885/1012
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