CH635789A5

CH635789A5 - Gebinde und verfahren zu seiner herstellung.

Info

Publication number: CH635789A5
Application number: CH99479A
Authority: CH
Inventors: Arnold Forny; Jakob Koch; Hans Niederer; Otto Schmid
Original assignee: Hoffmann Ag Geb
Priority date: 1979-02-01
Filing date: 1979-02-01
Publication date: 1983-04-29
Also published as: GB2042463A; ES248268U; FR2447860B1; BE881449A; NL8000639A; FR2447860A1; DE3001787A1; SE8000481L; IT1136117B; IT8012430A0; GB2042463B; CA1116108A; ES248268Y; JPS55107639A; US4315574A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gebinde mit einem Rumpf, der zur Versteifung mit Umfangssicken sowie mit mindestens angenähert vertikalen Sicken versehen ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Gebindes.

Blechgebinde haben gewöhnlich einen Rumpf, einen Boden und einen Deckel. Entsprechend den Anforderungen werden Boden und Deckel unterschiedlich gestaltet und fest oder demontierbar mit oder ohne Ausgussöffnung mit dem Rumpf des Gebindes verbunden.

Die Beanspruchbarkeit, insbesondere in Umfangsrichtung und in axialer Richtung, sowie die Schlagbeständigkeit, die in Fall-Versuchen oder durch Radialschlagproben feststellbar ist, wird im wesentlichen durch die Gestaltung des Rumpfes bestimmt. Es besteht das Bedürfnis nach Blechgebinden hoher Axialdruckbeständigkeit und hoher Schlagbeständigkeit.

Es sind Blechgebinde mit Blechrümpfen bekannt, die zunächst aus zylindrischen Blechen gelötet oder geschweisst und anschliessend mittels Expansions-Dehnwerkzeugen in eckige Form gebracht sind. Dabei ist auch das Einprägen von Sicken während des Herstellvorganges bekannt, die in gleicher Ausrichtung, also entweder vertikal oder horizontal oder spiralförmig in den Umfang des Rumpfes eingebracht sind. Die Verwendung von Gegenhaltevorrichtungen zum besseren Einprägen der Sicken ist dabei auch bekannt.

Die ausschliesslich gleich ausgerichteten Sicken bringen aber nur bedingt die gewünschte Versteifung des Gebindes zuwege.

Aus der belgischen Patentschrift 411 724, den amerikanischen Patentschriften 3 335 902 und 3 357 593, der britischen Patentschrift 978 982 und der australischen Patentschrift 482 190 sind weitere Gebinde, deren Rümpfe mit Sicken versehen sind, bekannt geworden. Lediglich die belgische sowie die beiden amerikanischen Patentschriften zeigen Gebinde, deren Rümpfe sowohl Umfangssicken wie auch vertikale Sicken aufweisen. Die Axialdruckbeständigkeit ist jedoch ungenügend, da an den Kreuzungsstellen die vertikalen Sicken in die Umfangssicken übergehen bzw. eingeleitet werden. Dies gilt auch für das Gebinde gemäss der amerikanischen Patentschrift 3 357 593, bei welchen an den Kreuzungsstellen Knotenpunkte gebildet werden, welche die Axialdruckbeständigkeit herabsetzen. An jenen Stellen sind die vertikalen Sicken auf eine Linie reduziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gebinde der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das hinsichtlich der Beanspruchbarkeit verbessert und ausserdem einfach herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Gebinde gemäss dem Patentanspruch 1 vorgesehen.

Bei der vorliegenden Erfindung haben die vertikalen Sicken gegenüber den Umfangssicken Priorität. Es wurde erkannt, dass ein Unterbruch der Umfangssicken durch vertikale Sicken sozusagen keinen schädlichen Einfluss auf die Radialbelastbarkeit des Behälters hat, dass aber hingegen der Unterbruch von vertikalen Sicken auf die vertikale Belastbarkeit einen höchst schädlichen Einfluss hat, denn die Einknickung geschieht dann an jenen Stellen.

Vorteilhaft sind dabei die vertikalen Sicken in mit Abstand in Umfangsrichtung voneinander angeordneten Grup5

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pen vorgesehen; insbesondere an den Ecken eines unrunden Rumpfquerschmttes.

Die Erfindung setzt sich über die Bedenken der Fachwelt hinweg, dass die Überlagerung von parallel gerichteten Sicken mit anders gerichteten Sicken die Versteifungswir-kung der erstgenannten Sicken mindestens teilweise wieder aufhebe und ausserdem zu einer nicht zulässigen Beanspruchung oder Schwächung des Rumpfmaterials führe. Im Gegenteil hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die den horizontalen Sicken erfindungsgemäss vertikal überlagerten Sicken nicht nur zu einer Erhöhung der Axialdruckbeständigkeit des Gebindes in vertikaler, d.h. axialer Richtung, führen sondern auch die Festigkeit in Umfangsrichtung nicht verringern, sondern sogar erhöhen können, wenn man die vertikalen Sicken besonders geschickt anordnet, beispielsweise in Gruppen, von denen jede vertikale Sickenreihen mit im vertikalem Abstand angeordneten Einzelsicken aufweist, wobei die Einzelsicken benachbarter Reihen zueinander vertikal versetzt angeordnet sein können.

Als besonders günstig hat sich dabei eine Anordnung mit zwei äusseren Sickenreihen mit auf gleichen Höhen angeordneten Einzelsicken und eine mittlere Sickenreihe mit vertikal versetzt dazu angeordneten Einzelsicken erwiesen.

Ein besonders überraschendes Ergebnis ist, dass sich die Anordnung solcher Gruppen mit vertikalen Sicken an den Ecken des Rumpfquerschnittes als günstig heraugestellt hat; denn an den Ecken musste der Fachmann aufgrund der üblicherweise vor dem Prägen der Sicken vorgenommenen Expansionsformung mit einer besonders hohen Beanspruchungskonzentration im Rumpfmaterial rechnen.

Die wesentliche Erhöhung der Belastbarkeit des Gebindes insbesondere in axialer Richtung ermöglicht kleinere Wandstärken des Rumpfmaterials.

Das Gebinde gemäss der Erfindung ist auch in einfacher Wese herstellbar. Erfindungsgemäss sieht hierzu ein Verfahren zum Herstellen des Gebindes vor, dass a) der Rumpf unter äusserem Gegenhalten von innen her unter Aufbringen eines Expansionsdruckes aufgeweitet und in die gewünschte Form gebracht wird,

b) die mindestens angenähert in sich geschlossenen horizontalen oder leicht geneigten Sicken in den Rumpfumfang bei aufrechterhaltenem Expansionsdruck eingeprägt werden,

c) der Expansionsdruck mindestens teilweise zurückgenommen wird und d) in diesem Zustand, in dem der Rumpf gegebenenfalls noch unter einer Restzugspannung steht, die vertikalen Sicken eingeprägt werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Blechgebindes gemäss der Erfindung;

Fig. 2 bis 6 Seitenansichten auf Rumpfabwicklungen, wobei jeweils neben den Figuren ein Vertikalschnitt durch den Bereich mit horizontalen bzw. leicht geneigten Sicken und daneben ein Vertikalschnitt durch den vertikalen Sik-kenbereich gezeichnet ist;

Fig. 7 und 8 Herstellungsschritte beim Herstellen eines Gebindes nach der Erfindung in schematischer Draufsicht und

Fig. 9 bis 11 vertikale Teilschnitte nach der Linie A-A in Fig. 8, wobei zur Verdeutlichung die an der Herstellung beteiligten Werkzeugteile von dem zu formenden Rumpf des Gebindes abgezogen dargestellt sind.

Das in Fig. 1 gezeigte Gebinde umfasst einen Rumpf 1 und damit durch Börderlungen verbunden einen Deckel 2

und einen Boden 3 irus Metallblech. Es kann sich dabei um Weissblech, Schwarzbiech, verchromtes Blech, Aluminium, Blech aus Buntmetall und dgl. handeln.

Es ist auch denkbar, dass das Gebinde aus einem Kunststoff-Folienmaterial hergestellt ist.

Der Deckel 2 ist mit einem Ausgussloch 4, Handgriffen 5 und einer Profilierung 6 zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit versehen.

Der Rumpf 1, der sich nach oben hin, wie gezeigt, verjüngen kann, ist längs einer vertikal verlaufenden Schweiss-naht 7 verschweisst und weist geschlossene, seinen Umfang umgebende horizontale Sicken 8 und an seinen vier Ecken jeweils eine sich über angenähert oder vorzugsweise die gesamte Höhe des Rumpfes 1 erstreckende Gruppe 9 von vertikalen Sicken auf. Jede Gruppe von vertikalen Sicken umfasst drei Reihen von Einzelsicken 10, 11, wobei die Einzelsicken 10 der äusseren Reihen auf gleicher Höhe angeordnet und die Einzelsicken 11 der mittleren Reihe demgegenüber vertikal versetzt angeordnet sind und die Einzelsicken 10 der äusseren Reihen überlappen.

Versuche haben gezeigt, dass unabhängig davon, ob der Rumpfquerschnitt des Rumpfes 1 rund oder eckig ist, die Erhöhung der Anzahl von Gruppen 9 über die Zahl 4 hinaus keine spürbare Steigerung der axialen Belastungsfähigkeit bringt. Man wird also auch bei rundem Rumpfquerschnitt vorzugsweise nicht mehr als vier gleichmässig im Abstand angeordnete Gruppen mit vertikalen Sicken vorsehen.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen unterschiedliche Konfigurationen der Sickengestaltung, wobei Fig. 3 der bevorzugten, in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entspricht.

Der Einfachheit halber sind auch in den übrigen Ausführungsbeispielen gleiche Bezugszeichen verwendet.

Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 3 dadurch, dass im Bereich der Gruppe 9 mit vertikalen Sicken 10, 11 die horizontalen Sicken unterbrochen sind, während bei der Ausführung nach Fig. 1 und 3 die horizontalen Sicken 8 auch den Bereich der vertikalen Sicken 10, 11 durchsetzen.

Bei den Ausführungen nach Fig. 4 und 5 sind zwei parallele Einzelsicken 10, 11 im wesentlichen über die gesamte Höhe des Rumpfes 1 durchgezogen. Unterschiedlich ist, dass der Bereich zwischen den Sicken 10, 11 bei der Ausführung nach Fig. 4 frei von horizontalen Sicken ist, während sich bei der Ausführung nach Fig. 5 die horizontalen Sicken 8 auch im Bereich zwischen den Sicken 10, 11 erstrecken.

Die Ausführung nach Fig. 6 weist im wesentlichen die gleiche vertikale Anordnung der Sicken 10, 11 auf wie die Ausführung nach Fig. 2. Unterschiedlich ist, dass die horizontalen Sicken 8 hier gegenüber der Horizontalen leicht geneigt angeordnet sind. Die für eine ausreichende Festigkeit in Umfangsrichtung bzw. radialer Richtung grösste Neigung sollte nicht mehr als 15° betragen.

Als Beispiel für ein gemäss Fig. 1 jedoch rund ausgeführtes Gebinde seien folgende Daten angegeben:

Rumpfhöhe: 380 mm

Rumpfdurchmesser: 320 mm

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Blechstärke: 0,25 mm

Axialbelastbarkeit: ca 10.000 N Die Axialbelastbarkeit konnte gegenüber einem bekannten Behälter vergleichbarer Grösse um ca. 4.000 N gesteigert werden.

Die Herstellungsschritte beim Herstellen eines Gebindes nach den bisher beschriebenen Figuren seien im folgenden anhand der Fig. 7 bis 11 erläutert.

In einer ersten Dehnoperation wird ein Blech oder Folienmaterial unter Aufbringen eines Expansionsdruckes

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(Pfeile a) und unter äusserem Gegenhalten (Pfeile b) zylindrisch aufgeweitet. Wenn der Rumpf 1 rund oder oval bleiben soll, werden dabei gleichzeitig die horizontalen bzw. leicht geneigten und die vertikalen Sicken 10, 11 eingeprägt.

Soll der Rumpf in der Endform eckigen Querschnitt haben, dann wird mittels stabartigen Dehnwerkzeugen 13 eine weitere Dehnoperation gemäss Fig. 8 in Richtung der Pfeile c ausgeführt, wobei ebenfalls in Richtung der Pfeile d von aussen gegengehalten wird. Der Expansionsdruck wird dann etwas zurückgenommen, so dass das Rumpfmaterial teilweise aber nicht vollständig von der durch die Dehnstäbe 13 aufgebrachten Zugbelastung in Umfangsrichtung entlastet wird. In diesem Zustand, in dem der Rumpf 1 noch unter einer Restzugspannung steht, werden die vertikalen Sicken 10, 11 eingeprägt.

Wesentlich ist, dass die im runden Zustand eingeprägten horizontalen oder schrägen Sicken bei der weiteren Dehnoperation gemäss Fig. 8 erhalten bleiben und dass bei dieser weiteren Dehnoperation die vertikalen Sicken eingeprägt werden können. Die Figuren 9 bis 11 zeigen im wesentlichen die hierzu erforderliche Profilierung der Dehnstäbe 13 bzw. Gegenhalter 14.

Die Fig. 9 zeigt die Profilierung für die vertikalen Sik-ken. Die Fig. 10 und 11 zeigen die Profilierungsmöglichkei-ten für die horizontalen oder schrägen Sicken, die je nach der erwünschten Prägeform für letztere Sicken dem Dehnstab 13 bzw. Gegenhalter 14 nach Fig. 9 überlagert werden.

Die Dehnstangen sind zur Herstellung der Sickengestal-ten nach Fig. 2 bis 6 bezüglich der vertikalen Sicken wie Fig. 9 profiliert, wobei sie überdies bezüglich der horizontalen oder schrägen Sicken bei den Sickengestalten nach Fig. 5 2, 4 und 6 wie Fig. 10 und bei den Sickengestalten nach Fig. 3 und 5 wie Fig. 11 profiliert sind.

Bei der Herstellung lassen sich die Sickenkombinationen gemäss der Erfindung mit bekannten Maschinen und vertretbarem Werkzeugaufwand einfach und mit relativ kleinen io Umformkräften verwirklichen, die niedriger als beim Prägen der Sicken in noch flachem Zustand von Rumpfblechen sind.

Die Herstellung lässt sich vollautomatisch in Serie durchführen, wobei dünne Bleche relativ hoher Festigkeit verarbeitet werden können. Dabei lässt sich die Verfestigung 15 durch Kaltverformen in gewünschtem Masse ausnutzen.

Bei eckigen Rümpfen ist bevorzugt, die zum Verbinden des Rumpfes 1 mit Deckel 2 und Boden 3 erforderlichen Bördelungen schon in rundem Zustand (Fig. 7) vorzunehmen. Voraussetzung hierzu ist lediglich, dass die zusätzliche 20 Dehnung bei der zweiten Expansion gemäss Fig. 8 so gross gewählt wird, dass die Bördelung örtlich gedehnt bzw. gestaucht wird.

Vorteilhaft ist hierbei, dass sich die Bördelungen schon in rundem Zustand anbringen lassen und dass für die Bör-25 delung beim Verformen des Rumpfes in eckigen Zustand kein Zusatzaufwand getrieben werden muss.

Die Erfindung ist auf eckige wie auch auf runde Gebinde, welche einen Kreisquerschnitt aufweisen, anwendbar.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE 1. Gebinde mit einem Rumpf, der zur Versteifung mit Umfangssicken sowie mit mindestens angenähert vertikalen Sicken versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf (1) mit sich wenigstens über den grösseren Teil der Rumpfhöhe erstreckenden vertikalen Sicken (10, 11) oder Sicken-gruppen (9) aus vertikalen, nebeneinanderliegenden und zueinander vertikal versetzten Einzelsicken (10, 11) versehen ist, welche vertikale Sicken oder Einzelsicken die Umfangssicken bzw. den Bereich der Umfangssicken ununterbrochen durchsetzen.
I. Gewinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssicken höchstens um 15° gegenüber der Horizontalen geneigt sind.
3. Gebinde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssicken (8) angenähert geschlossen den Umfang des Rumpfes (1) umgeben.
4. Gebinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Sicken (10, 11) in mit Abstand in Um-fangsrichtung voneinander angeordneten Gruppen (9) vorgesehen sind.
5. Gebinde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei unrundem Rumpfquerschnitt in jeder Ecke eine Gruppe (9) von vertikalen Sicken angeordnet ist.
6. Gebinde nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt vier Gruppen (9) von vertikalen Sicken (10, 11) vorgesehen sind.
7. Gebinde nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Gruppe (9) von vertikalen Sicken Sickenreihen mit in vertikalem Abstand angeordneten Einzelsicken (10, 11) aufweist, wobei die Einzelsicken (10,11) benachbarter Reihen zueinander vertikal versetzt angeordnet sind.
8. Gebinde nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsicken benachbarter Sickenreihen einander vertikal überlappen.
9. Gebinde nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Gruppe (9) von vertikalen Sicken zwei äussere Sickenreihen mit auf gleichen Höhen angeordneten Einzelsicken (10) und eine mittlere Sickenreihe mit vertikal versetzt dazu angeordneten Einzelsicken (11) vorgesehen ist.
10. Gebinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erstgenannten Sicken (8) über die Rumpfhöhe verteilt angeordnet sind und sich angenähert über den gesamten Rumpfumfang erstrecken.
II. Gebinde nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssicken den Bereich der vertikalen Sicken durchsetzen (Fig. 3 oder 5).
12. Gebindenach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssicken im Bereich der vertikalen Sicken (10, 11) in Umfangsrichtung einander überlappen (Fig. 3).
13. Gebinde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangssicken benachbart den vertikalen Sicken unterbrochen sind.
14. Verfahren zum Herstellen eines Gebindes nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Rumpf (1) unter äusserem Gegenhalten von innen her unter Aufbringen eines Expansionsdruckes aufgeweitet und in die gewünschte Form gebracht wird,

b) mindestens angenähert in sich geschlossene horizontale oder leicht geneigte Sicken (8) in den Rumpfumfang bei aufrechterhaltenem Expansionsdruck eingeprägt werden,

c) der Expansionsdruck mindestens teilweise zurückgenommen wird und d) in diesem Zustand die vertikalen Sicken eingeprägt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14 zur Herstellung eines eckigen Rumpfquerschnittes, dadurch gekennzeichnet, dass der Rumpf zunächst zylindrisch expandiert wird und dass mindestens die vertikalen Sicken (10, 11) erst nach einem weiteren Expansionsschritt zur Bildung der Ecken geformt werden.