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Verfahren zum Herstellen von Ubergangsstücken (Krempen) zwischen zylinder-, kegel- und/oder kalottenförmigen Mantelzonen eines Blechbehälters
Bei Blechbehältern sind meist zwischen dem zylindrischen Behältermantel und dem kalottenförmigen
Behälterboden bzw. den kalottenförmigen Stirnwänden oder zwischen einer kegelförmigen und einer zylindrischen Mantelzone oder zwischen einer kegelförmigen Mantelzone und einem zylindrischen Behälterhals Übergangsstücke, sogenannte Krempen, vorgesehen, die die erforderliche Rundung am Übergang von der einen zur anderen Zone des Behältermantels ergeben und es ermöglichen, die bei Druckbelastung des Behälters an diesen Übergangsstellen sonst auftretenden örtlichen Spannungen in entsprechenden Grenzen zu halten.
Diese Übergangsstücke oder Krempen sind also Ringe um die Behälterachse, die im Meridian- bzw. Axialschnitt eine zusätzliche Krümmung aufweisen.
Bekanntlich kann aus einem ebenen Blech durch blosses Biegen eine Zylinder- oder Kegelfläche hergestellt werden, also eine Fläche, die durch eine Schar geradliniger Erzeugender ausgezeichnet ist. Übergangsstücke bzw. Krempen sind jedoch sowohl in Umfangsrichtung als auch in den Meridianebenen gekrümmt und daher durch blosses Biegen ebener Bleche nicht zu erreichen. Das Blech muss vielmehr in seiner Mittelebene ausserdem noch gedehnt oder gestaucht werden. Demnach ist für die Herstellung solcher Übergangsstücke bzw. Krempen ein vielfach höherer Aufwand erforderlich, als es für die Verformung durch reines Biegen eines Bleches notwendig wäre. Bisher können derartige Übergangsstücke also nur mit verhältnismässig teuren Werkzeugen geformt werden, wobei für jede Krempenform ein eigenes Werkzeug notwendig ist.
Nun handelt es sich aber im Behälterbau bei grösseren Druckbehältern meist um kleine Stückzahlen, so dass der Werkzeugaufwand für die Krempen stark ins Gewicht fällt und die bekannte Herstellungsart der Krempen unwirtschaftlich ist.
Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe es möglich ist, Übergangsstücke (Krempen) zwischen zylinder-, kegel-und/oder kalottenförmigen Mantelzonen eines Blechbehälters, die an der Behälterinnenseite im Meridianschnitt konkav gekrümmt sind, unter wesentlicher Verringerung des Werkzeugaufwandes und damit einfacher und billiger herzustellen.
Ausgehend von einem Verfahren, bei dem die an der Behälterinnenseite im Meridianschnitt konkav gekrümmten Übergangsstücke aus Ringabschnitten zusammengeschweisst werden, löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass von Ringabschnitten ausgegangen wird, die nach einer Kugelzone geformt sind, deren Kugelradius der Quadratwurzel aus dem Produkt aus dem geforderten Mindestru. ndungsradius des Übergangsstückes in der Meridianebene und dem Radius der Schmiegekugel in jenem Breitenkreis, in dem das Übergangsstück an die kegel- oder kalottenförmige Behältermantelzone anschliesst, entspricht, und dass diese Ringabschnitte durch Zusammendrücken ihrer beiden Längsränder auf die Endform gebogen werden.
Hiebei wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass man ebenso, wie man durch blosses Biegen eines ebenen Bleches zu Zylinder-oder Kegelflächen gelangt, auch Kuge1- bzw. Kuppelflächen zu anderen Kuppelflächen zurechtbiegen kann. Bei einem solchen Vorgang des reinen Biegens ohne Dehnung und ohne Stauchung des Bleches bleibt das Gauss'sche Krümmungsmsss, nämlich das Produkt der beiden Hauptkrümmungsradien konstant. Das Übergangsstück bzw. die Krempe ist ein Rotationskörper, dessen einer Hauptkrümmungsradius der Rundu. ngsradius in der Meridianebene und dessen anderer Haupt- krümmungsradius nach dem Satz von Meunier der Radius der Schmiegekugel in dem betreffenden Breitenkreis ist.
Hat man nun eine Anzahl von Kugelzonen mit verschiedenen Kugelradien zur Auswahl, so kann man leicht die passende, aus der sich das gewünschte Übergangsstück biegen lässt, bestimmen. Bei einer Kugelfläche sind die beiden Hauptkrümmungsradien mit dem Kugelradius ident, d. h. das Gauss'sche Krümmungsmass entspricht dem Quadrat des Kugelradius. Da nun das Krümmungsmass konstant bleiben soll und sich dieses aus der geforderten Form des Übergangsstückes sofort bestimmen lässt, kann auch der Radius der auszuwählenden Kugelzone ohne weiteres bestimmt werden. Blechstreifen, die nach einer Kugelzone geformt sind, lassen sich verhältnismässig einfach herstellen, zumal Kugelflächen im Behälterbau
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ohnehin vielfach erforderlich sind.
Dabei haben solche Kugelzonen die Eigenschaft, dass sie keine für das Biegen bevorzugte Richtung aufweisen. Es ist daher möglich, die nach einer Kugelzone geformten Blechstreifen durch blosses Zusammendrücken der beiden Längsränder auf die Endform zu biegen, wobei sich allerdings der Streifen streckt, der Radius des Breitenkreises also zunimmt. Die so geformten Ringabschnitte brauchen dann nur noch zum fertigen Übergangsstück zusammengeschweisst zu werden.
Besonders vorteilhaft iit es, wenn von nach einer Äquatorialzone einer Kugel geformten Ringabschnitten ausgegangen wird und diese nach dem Biegen entlang des Äquators in zwei spiegelgleiche Teile zerschnitten werden. Die aus einer Kugeläquatorialzone gebogenen Ringabschnitte entsprechen nämlich einem doppelten Übergangsstück, weshalb nachträglich das Zerschneiden erforderlich ist.
Es wäre möglich, die nach einer Kugelzone geformten Ringabschnitte über ihre ganze Länge auf einmal zu biegen, wenn reibungsvermindernde Massnahmen, z. B. in Form von geschmierten Platten zwischen den Längsrändern der Ringabschnitte und den Pressstempe1flächen, getroffen werden, um das Strecken der Ringabschnitte während des Biegens nicht zu behindern. Einfacher ist es jedoch, wenn die Längsränder der Ringabschnitte schrittweise, vorzugsweise von der Mitte aus, zusammengedrückt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand der Zeichnung noch näher erläutert. In dieser zeigen Fig. l ein Ausführungsbeispiel eines fertigen geschweissten Blechdruckbehälters im Axialschnitt und Fig. 2 und 3 einen Ringabschnitt, aus dem ein Übergangsstück geformt werden soll, im Schnitt nach der Linie II bis II der Fig. 3 und in Draufsicht.
Der Behälter nach Fig. 1 weist einen kalottenförmigen Boden 1, einen zylindrischen Mantel 2, eine kegelförmige Verjüngung 3 und einen zylindrischen Hals 4 auf. Zwischen diesen Mantelzonen sind Übergangsstücke bzw. Krempen 5, 6 vorgesehen, die die erforderliche Ausrundung an den Übergangsstellen zwischen den Mantelzonen 1, 'J ?, 3 und 3, 4 ergeben. Die Krempe 6 bleibt für das erfindungsgemässe Verfahren ausser Betracht ; sie kann auf andere Weise gefertigt werden. Die Herstellung der an der Behälterinnenseite im Meridianschnitt konkav gekrümmten Übergangsstücke bzw.
Krempen 5, die aus mehreren Ringabschnitten zusammengeschweisst werden, geht nun folgendermassen vor sich :
Es wird von Ringabschnitten ausgegangen, die nach einer Äquatorialzone einer Kugel geformt sind.
Ein solcher Ringabschnitt 7 ist in den Fig. 2 und 3 mit strichpunktierten Linien dargestellt. Das fertige Übergangsstück soll einen Mindestrundungsradius r aufweisen. Diesem Mindestrundungsradius in der Meridianebene ist eine Schmiegekugel mit dem Radius R zugeordnet. Die Linie m gibt die Lage der weiteren Krümmungsmittelpunkte an. Das Gausssche Krümmujigsmass, also das Produkt aus dem kleinsten Meridiankrümmungsradius r und dem Radius der Schmiegekugel R soll konstant bleiben.
Bei der Kugel entsprechen die beiden Hauptkrümmungsradien dem Kugelradius 1 Soll also aus dem Ringabschnitt 7 der dem gewünschten Übergangsstück entsprechende, in den Fig. 2 und 3 mit vollen Linien ausgezogene Ringabschnitt 8 durch blosses Biegen erreicht werden, so muss die Bedingung
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erfüllt sein, so da15 sich
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ergibt. Der Mittelpunkt der Kugel, von der der Ringabschnitt 7 eine Äquatorialzone bildet, ist mit Mk bezeichnet.
Dieser Ringabschnitt wird nun durch Zusammendrücken seiner beiden Längsränder, wie durch Pfeile in Fig. 2 angedeutet, schrittweise von der Mitte zu seinen Enden zum Abschnitt 8 gebogen, der dann bloss entlang des Äquators zerschnitten werden muss, um zwei spiegelbildlich gleiche Ringabschnitte zu liefern, die dann zu den Krempen 5 zusammengeschweisst werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
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Übergangsstückenkalottenförmigen Mantelzonen eines Blechbehälters, wobei die an der Behälterinnenseite im Meridianschnitt konkav gekrümmten Übergangsstücke aus Ringabschnitten zusammengeschweisst werden, dadurch gekennzeichnet, dass von Ringabschnitten (7) ausgegangen wird, die nach einer Kugelzone geformt sind, deren Kugelradius (Rk) der Quadratwurzel aus dem Produkt aus dem geforderten Mindestrun- dungsradius (r) des Übergangsstückes (5) in der Meridianebene und dem Radius (R) der Schmiegekugel in jenem Breitenkreis, in dem das Übergangsstück an die kegel- oder kalottenförmige Behältermantelzone (1, 3) anschliesst, entspricht, und dass diese Ringabschnitte durch Zusammendrücken ihrer beiden Längsränder auf die Endform (8) gebogen werden.