JPH08507277A - 内部の過圧に耐え得る金属製容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 充填物を収容するその中空体がほぼ円筒形の外皮と、外へ向かって湾曲させられた２つの端底部（６ａ，６ｂ）とから成る、内部の過圧に耐える金属製の容器（１）が提案される。その際、前記端底部（６ａ及び６ｂ）の少なくとも１つが、いわゆる底皿として底部湾曲部（７ａあるいは７ｂ）から突き出ている中央の突出部（８ａあるいは８ｂ）を有し、特に突出部（８ａ）または底皿に嵌合している少なくとも一つの容器接続パイプ（５）が設けられており、さらに端底部（６ａ及び６ｂ）の少なくとも１つに予定破壊位置が一体化され、この予定破壊位置がその端底部の外側に形成された刻み目（１０）から成る。この容器は、予定破壊位置の刻み目（１０）が異なる深さを持つ部分（１２、１４）を有し、そしてその最大の深さをもつ部分（１２）が許容できる運用圧力を越える所定の内部の圧力負荷が作用するとき最大のひずみを受ける端底部（６ａあるいは６ｂ）の領域に位置することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 内部の過圧に耐え得る金属製容器 本発明は、充填物を収容するその中空体がほぼ円筒形の外被と外へ向かって湾 曲させられた２つの端底部とから成る内部の過圧に耐え得る金属製容器にして、 端底部の少なくとも１つが特にいわゆる底血として底部湾曲部から突き出ている 突出部を有し、特に突出部または底皿に嵌合している少なくとも１つの容器接続 パイプが設けられており、さらに端底部の少なくとも１つに予定破壊位置が一体 化され、この予定破壊位置がその端底部の外側に形成された刻み目から成る前記 容器に関する。 このような容器は、主として液体の輸送及び貯蔵に利用され、特に飲料産業に おいては、ビールあるいはアルコールを含まない飲料を収容するために使用され る。その際、このような容器は、運用圧力が通例０から７バールの間の過圧であ ることを予定している。この容器は、金属製、合成物質製あるいはまたゴム製の スタンドリングまたはグリップリングだけを備えているか、あるいはこれらの材 料からなる完全な被覆ケーシングを備えている。後者の場合には、当該被覆ケー シングがスタンドリングおよびグリップリングを形成し、付加的に前記容器の円 筒形の外被を覆う。 この種の容器は、一体化された過圧安全装置を備えることが次第に増えている が、この過圧安全装置はある種の使用の場合に対 して公的にさえも規定されている。 過圧安全装置は、容器を不適切に取り扱った場合ならびに減圧機構の誤操作あ るいは機能停止の場合に、容器内圧が非常に高い値に上昇して破裂するまでにな る可能性を防止しなければならない。換言すれば、容器の最大の破裂圧力からの 一定の圧力間隔において、危険のない方法で、発生した過圧が容器壁の予定破壊 位置の自発的な開放によって誘導されなければならない。その際、この予定破壊 位置は、従来の技術水準では限定的な弱められた部分として、つまりすでに上に 述べたように特に刻み目の形で、容器壁のいくつかの場所に設けられる。 刻み目として構成されるこの予定破壊位置を形成する際には、容器壁の残って いる残部厚の大きさが、一方ではなお技術的に制御可能であるように、他方では また運用条件下での容器の使用耐久限度が短くならないように選ばれることが顧 慮されなければならない。 上記の理由から、これまで公知の解決策では、なお予定破壊位置の開放圧力が 予定破壊位置のない容器の破裂圧力と比べて比較的に大きい。 ドイツ特許公開第３５３３４０６号公報によれば、この種の容器は、開放圧力 が予定破壊位置のない容器の破裂圧力のほぼ５０％から７０％である予定破壊位 置を底皿に有する。一般的な前提条件として、容器の運用耐久限度を損なうこと のない技術的に制御可能な容器壁の最小の残部厚は、標準的な周囲の壁厚のほぼ ２ ５％から３０％である。 ドイツ特許公開第３５３３４０６号公報は、数多くの応用変形において、金属 製内部空洞とそれに固定された合成物質被覆ケーシングとを有し、そして当該合 成物質ケーシングのもとで予定破壊位置は被覆された形態においてもその機能を 果たすような容器を基本として出発している。特に当該ケーシングの厚さがもっ ぱら材料費の理由から、底皿の領域において可能なかぎり小さくされているので 、予定破壊位置の反応圧力を高めることへの当該合成物質ケーシングによる影響 は、その反応圧力が容器破裂圧力の５０％から７０％であるこの場合には、比較 的に小さい。その際当該合成物質被覆ケーシングは、次のような利点をもつ。す なわち、機械的にもたらされた刻み目として形成された、機械的な損傷と同然の 予定破壊位置での腐食の影響（裂け目腐食）が妨げられ、また、外から見えない 予定破壊位置に関する望ましくない操作が実際的に不可能であることである。 さらに、ドイツ特許公開第３７３７９７７号公報によれば、次のような容器が 公知である。すなわち、この容器の場合には、円筒形の容器壁への端底部の湾曲 部の移行領域に、従っていわゆる底縁の領域に配置されている予定破壊位置が、 許容できない過圧を誘導するということである。その際、予定破壊位置刻み目の 領域における最小の残部厚がなおもとの壁厚の少なくとも２０％から２５％の技 術的に制御可能な大きさであり、それに加えて予定破壊位置が容器の標準的な運 用圧力に対して十分な変動圧力強度 を有しなければならないとき、予定破壊位置の反応圧力は、なお、予定破壊位置 のない容器の破裂圧力のほぼ６０％から７０％である。しかし、ドイツ特許公開 第３７３７９７７号公報は、基本的に、被覆されていない容器、すなわち少しも 覆われていない予定破壊位置に基づいて考えられている。しかし、この構造形状 に従う予定破壊位置が、例えば合成物質製外被の形での被覆ケーシングによって 、あるいは、ゴム製の一体に形成されたまたは加硫されたスタンドリングあるい はグリップリングによって覆われると、反応圧力はカバーの種類及び形状に応じ て少なくともほぼ５から１０バール上昇する。当然、この圧力上昇はカバーの安 定性または厚さに直接に依存している。 予定破壊位置の形で一体化された過圧安全装置を有する容器の場合には、予定 破壊位置が安全機能を負う前に、材料の欠陥あるいは製造ミスのゆえに容器が壊 れる可能性があるというある程度の残存リスクがある。この残存リスクは、容器 の名目上の破裂圧力に対する予定破壊位置の反応圧力の割合に直接に依存して増 大する。すわなち、予定破壊位置の反応圧力が大きくなればなるほど、存在する 残存リスクもますます大きくなる。 予定破壊位置のこれまで公知であった構造形状において、すでに刻み目の領域 における壁部の最小の残部厚は、製造技術的な制御可能性及び運用条件下での容 器の耐久限度の理由から、もはやこれ以上減らすことができないほど小さい。外 からの機械的な損傷による損害の危険のあることも、それ以上の削減を許さない 。 したがって、本発明の課題は、上述のリスクのさらなる削減のためにかつ容器 の決められた使用のために、一方の端底部に一体化されかつ刻み目として形成さ れる予定破壊位置を、当該予定破壊位置の反応圧力が予定破壊位置のない容器の 名目上の破裂圧力のほぼ２５％になるように、しかしその際なお当該予定破壊位 置が周囲の金属壁面の厚さのほぼ２５％の技術的に制御可能な金属残部厚を有す るように、そして当該予定破壊位置が合成物質製またはゴム製のケーシングによ ってあるいはスタンドリングまたはグリップリングによって覆われているときに も、最大の破裂圧力が守られるように構成することである。 この複雑な課題は、本発明により、基本的に次のことによって解決される。す なわち、予定破壊位置の刻み目が異なる深さを有し、そしてその最大の深さをも つ部分が端底部の、許容できる運用圧力を越える所定の内部の圧力負荷が作用す るとき最大のひずみが生じる領域に位置する。 その際、本発明に従って刻み目の最大の深さをもつ部分が端底部の最大の延び を示す領域に位置し、かつ刻み目の位置が端底部の最大の延びの方向に対して横 向きに配置されていることが特に好適であると実証されている。 これによって、予定破壊位置の開放圧力が設定された残部厚において最小にな ると言う著しい利点が生じる。研究によって、端底部の最大の延びが当該端底部 の球面に、しかも底皿の突出部のすぐ近くに生じること、及び端底部の最大の延 びがこの位置で端 底部の球面上の１つの同心円の接線方向に生じることが確認された。 当然、予定破壊位置は、上方の端底部にも下方の端底部にも配置することがで きる。反応圧力はそのことに依存しない。しかし、容器が立っている状態の場合 については、予定破壊位置が反応を示す際に圧力緩和が、下方の端底部の予定破 壊位置を経て容器内にある液体を押し出すことによるよりも、通例上方にある圧 縮ガスによって急速に行なわれるので、上方の底部に予定破壊位置を配置するこ とが有利である。 本発明に係る予定破壊位置による実験により、両方の場合に、噴出する内容物 によって及び（あるいは）容器の突発的な動きによって人に危険が生じる可能性 が全くないことが明らかになっている。 予定破壊位置の領域で０．８mmから０．９mmの金属壁厚をもつ飲料容器に本発 明を模範的に適用する場合には、刻み目の領域で０．２mmの金属残部厚を有しか つ合成物質被覆ケーシングを有する予定破壊位置は、最大２５バールの過圧で開 く。その際、この容器は予定破壊位置がない場合に９５バールから１００バール の破裂圧力を有する。 予定破壊位置の本発明に係る配置及び構成の場合に、被覆ケーシングもこの位 置に最大の延びを生じ、従ってそこでの予定破壊位置の開放圧力の上昇への影響 が最小限であることが明らかになっている。この効果は、端底部のケーシングの 壁厚の最小である 部分が丁度この領域にあることによって強化される。 刻み目の形での予定破壊位置の製造は、特に切削式回転工具によって行われる 。しかし、それは例えばレーザー装置による開削によって達成することもできる 。特に、リング形に閉じた刻み目は、異なる深さの対向する領域を有する。 刻み目によって囲まれた面領域の全部あるいは一部は、端底部の金属壁のもと の厚さに応じて特にほぼ１５mmから２５mmの直径をもつ。レーザー加工によって あるいは別の方法で製造された刻み目は、別の幾何学的な形状をもつこともでき る。例えば、それが周囲２４０°から３００°の円弧であることも可能であり、 また、一定の深さの刻み目から成ることも可能である。しかし、それぞれの場合 に刻み目は、予定破壊位置の開放の後に刻み目底部の裂け目が刻み目縁部をこえ て端底部壁面へ到達しにくい形状を有しなければならない。これによって、端底 部が引き裂かれる危険が防止される。 通例、１つのあるいはそれぞれの端底部の底皿は、底部湾曲部に中心に配置さ れた突出部によって形成される。すなわち、底部湾曲部に付設された予定破壊位 置の刻み目の最大の深さをもつ部分は、ほぼ突出部の半径の大きさだけこの底部 湾曲部の中心から離れて位置する。 しかし、１つのあるいはそれぞれの端底部の突出部を底部湾曲部の中心から離 れて配置し、それによって、予定破壊位置のここに隣接する刻み目の最大の深さ をもつ部分が、底部湾曲部の中心 から適宜にかなり離れて、あるいはあまり離れずに位置するようになることも、 特別の場合としてあり得る。 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図１は、完全に被覆された飲料容器として形成された耐圧性金属製容器の１部 を断面にて示す図、 図２は、図１のIIで示す部分の拡大図、 図３は、図２の線III-IIIによる部分断面を再度拡大した図、 である。 図１には、飲料容器１として形成されており、かつ、内部の過圧に耐えること ができる容器が図示されている。当該容器は、金属製の薄手の内部容器から成り 、当該内部容器が部分的に発泡した合成物質から成る被覆ケーシング３を備えて いる。 内部容器２は、深絞り加工されておりかつ中間の溶接継ぎ目４によって互いと 結合されている２つの半シエル２ａ及び２ｂと接続スリーブ５とから成る。両方 の半シェル２ａ及び２ｂは、上方の端底部６ａおよび下方の端底部６ｂを有する 。端底部６ａまたは６ｂは、それぞれ部分球面７ａまたは７ｂと、これらの中心 に配置されかついわゆる底皿８ａまたは８ｂとして形成されている突出部とから 成る。突出部８ａ及び８ｂは、部分球面７ａ及び７ｂの包絡面から外へ突き出て おり、そして通例中央の平坦な面９ａまたは９ｂを有する。接続スリーブ５は上 方の端底部６ａにおける突出部８ａの面９ａにはめ込まれている。 図２には、リング形の刻み目１０として形成された予定破壊位 置が、上方の端底部６ａの部分球面７ａにおいて、上方の突出部８ａへの移行部 １１の近くに配置されていることが図示されている。この場所には、内部容器２ の内部の圧力負荷の作用によって、この端底部６ａの最大の延びを示す領域があ る。許容できる運用圧力を明らかに越えた内圧に容器１がさらされると、面領域 ９ａ及び９ｂにおける材料張力の著しい増加なしに、底皿として形成された突出 部８ａ及び８ｂがひずみ始める。なぜならば、底皿８ａ及び８ｂの面領域９ａ及 び９ｂも、張力条件で周囲の部分球面７ａ及び７ｂの球形に同化してしまう時点 までのひずみでは、まず、この底皿８ａ及び８ｂの突出部に含まれる材料ストッ クを費消することができるからである。 そのとき、この時点で部分球面７ａは、底皿８ａへの移行領域１１の近傍にお いて最大の延びを生じ、従って刻み目の残部厚が最小である領域１２においてす でに予定破壊位置の開放が生じているか、さもなければさらにそれ以上の圧力増 大の際に生じるような張力の増大を受ける。 刻み目１０が金属壁面１３のもとの厚さＳのほぼ２５％の残部厚Ｓ′をもつそ の最も深い位置１２（図３参照）で開かれるとすぐに、ほんの少しだけの圧力上 昇により、刻み目１０を覆っている被覆ケーシング３の比較的に薄手の部分も割 れる。その際、それによって完全に開かれた予定破壊位置が、過圧を危険なく排 出することができる。 図３によると、刻み目１０の最も深い位置１２が最も浅い位置 １４と直径上で対向している。刻み目１０が回転工具によって作られるならば、 刻み目直径Ｄが１５mmと２５mmとの間である場合に、壁面１３に対する垂直線か らの工具軸心のずれαがほぼ１．０°から１．５°になるようにこの工具を当て ることが有利であると実証されている。 過圧安全装置または予定破壊位置の決められたとおりの機能のためには、過圧 安全装置または予定破壊位置を形成する刻み目が、端底部６ａの最大の伸びを示 す領域において、この最大の伸びの方向に対して横向きに延在し、それによって 容器１内で所定の内部の過圧を越えた場合に、そこで過圧安全装置または予定破 壊位置の最大の深さをもつ位置１２が裂かれることが重要である。 図２に示すように、刻み目１０が円形を有し、その際最大の深さをもつ部分１ ２の深さが周囲の壁面１３の標準的な厚さＳのほぼ７５％であり、最小の深さを もつ部分１４の深さがほぼ２５％であることが適していることが実証されている 。 予定破壊位置の刻み目１０が、例えばレーザー加工によって、２４０°から３ ００°の間の円周角をもつ部分円として作られるならば、この円周角の２等分線 が端底部６ａあるいは６ｂの部分球面７ａあるいは７ｂ上の１つの同心円の接線 を形成するように、刻み目１０を端底部６ａあるいは６ｂの部分球面７ａあるい は７ｂ上に置くことが重要である。その際、特にこの場合には、刻み目１０が一 定の深さ寸法を有することも可能である。 図面に示された実施例と異なって、例えば内部容器２の下方の 端底部６ｂにおける突出部８ｂを部分球面７ｂに中心に配置するのではなく、む しろそれを底部湾曲部の中心から離れて形成することも、（特別の場合のために ）好都合であると実証することができる。その際もちろん、過圧安全装置または 予定破壊位置として用いられる刻み目１０の最も深い位置１２は、端底部６ｂの 底部湾曲部に属する該当する部分球面７ａの中心から適宜にかなり離れて、ある いはあまり離れずに位置することとなる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 充填物を収容するその中空体がほぼ円筒形の外被と外へ向って湾曲させら れた２つの端底部（６ａ及び６ｂ）とから成る内部の過圧に耐え得る金属製容器 （１）にして、端底部（６ａ及び６ｂ）の少なくとも１つが、特にいわゆる底皿 として底部湾曲部（７ａあるいは７ｂ）から突き出ている中央の突出部（８ａ及 び８ｂ）を有し、特に突出部（８ａ）または底皿に嵌合している少なくとも１つ の容器接続パイプ（５）が設けられており、さらに端底部（６ａ及び６ｂ）の少 なくとも１つに予定破壊位置が一体化され、この予定破壊位置がその端底部の外 側に形成された刻み目（１０）から成る前記容器において、予定破壊位置の刻み 目（１０）が異なる深さをもつ部分（１２、１４）を有し、そしてその最大の深 さをもつ部分（１２）が、許容できる運用圧力を越えた所定の内部の圧力負荷が 作用するとき最大のひずみを受ける端底部（６ａ）の領域に位置することを特徴 とする容器。 ２． 刻み目（１０）の最大の深さをもつ部分（１２）が端底部（６ａあるいは ６ｂ）の最大の伸びを示す領域に位置し、そして刻み目（１０）の位置が端底部 （６ａあるいは６ｂ）の最大の伸びの方向に対して横向きに配置されていること を特徴とする、請求項１に記載の容器。 ３． 刻み目（１０）の最大の深さをもつ部分（１２）が、端底 部（６ａあるいは６ｂ）の部分球面（７ａあるいは７ｂ）において、底皿を形成 する突出部（８ａあるいは８ｂ）への移行部（１１）のすぐ近くにあることを特 徴とする、請求項１または２に記載の容器。 ４． 刻み目（１０）が円形を有し、かつ、最大の深さをもつ部分（１２）の深 さが周囲の壁面（１３）の厚さのほぼ７５％であり、最小の深さをもつ部分（１ ４）の深さがほぼ２５％であることを特徴とする、請求項１から３の１つに記載 の容器。 ５． 刻み目（１０）が２４０°から３００°の円周角の部分円として形成され ており、そしてこの円周角の２等分線が端底部（６ａあるいは６ｂ）の部分球面 （７ａあるいは７ｂ）上の１つの同心円の接線を形成することを特徴とする、請 求項１から４の１つに記載の容器。 ６． 刻み目（１０）がレーザー加工によって製造されており、かつ一定の深さ 寸法を有することを特徴とする、請求項５に記載の容器。 ７． 底皿が、端底部（６ａあるいは６ｂ）の部分球面（７ａあるいは７ｂ）に 中心に配置された突出部（８ａあるいは８ｂ）によって形成されていることを特 徴とする、請求項１から６の１つに記載の容器。 ８． 突出部（８ａあるいは８ｂ）が端底部（６ａあるいは６ｂ）の部分球面（ ７ａあるいは７ｂ）に中心から離れて配置されていること、及び部分球面（７ａ あるいは７ｂ）に過圧安全装置 または予定破壊位置として付設された刻み目（１０）の最も深い位置（１２）が 、部分球面（７ａあるいは７ｂ）の中心から適宜にかなり離れた位置に、あるい はあまり離れていない位置に設けられていることを特徴とする、請求項１から５ の１つに記載の容器。