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Die
Erfindung betrifft einen Endlagerbehälter für kontaminierte Reststoffe
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Endlagerbehälters gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 19, wie jeweils aus der
DE 20 2005 019 150 U1 bekannt.
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Endlagerbehälter der
hier angesprochenen Art dienen insbesondere zur Aufnahme von Reststoffen,
die eine sogenannte Endlagerung erfordern, ohne mit der Umwelt wieder
in Kontakt zu kommen. Beispielsweise finden in solchen Endlagerbehältern Fässer mit
kontaminierten, das heißt
radioaktiven, chemischen und/oder biologischen Reststoffen Aufnahme.
Die Reststoffe sind so in den Fässern
und in den erfindungsgemäßen Endlagerbehältern eingekapselt.
Die Reststoffe können
aber auch direkt in den Endlagerbehältern angeordnet sein.
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Endlagerbehälter zu
den oben genannten Zwecken weisen üblicherweise einen die Reststoffe aufnehmenden
Behälterkörper und
einen oder gegebenenfalls auch mehrere Deckel auf. Der jeweilige Deckel
dient zum Verschluss jeweils einer Öffnung, vorzugsweise einer
oberen Öffnung,
des Behälterkörpers. Der
Deckel muss dauerhaft mit dem Behälterkörper verbunden sein und auch
eine zuverlässige Abdichtung
der Verbindungsstelle mit dem Behälterkörper gewährleisten. Insbesondere muss
die Abdichtung so beschaffen sein, dass von den Reststoffen ausgehende
Umweltbelastungen nicht aus dem Endlagerbehälter austreten können, selbst
wenn der Endlagerbehälter
starken mechanischen Beanspruchungen durch zum Beispiel Stöße ausgesetzt
worden ist. Dementsprechend muss die Verbindung des Deckels mit
dem Behälterkörper unter
allen denkbaren Umständen
dauerhaft stabil sein. Bei bekannten Endlagerbehältern erfolgt eine Verbindung
des Deckels mit dem Behälterkörper durch
Schrauben und Muttern. Weil zur umlaufenden zuverlässigen Abdichtung
des Deckels gegenüber
dem Behälterkörper eine
verhältnismäßig große Anzahl
von Schrauben und Muttern erforderlich ist, ist ein solcher Verschluss
des Endlagerbehälters
sehr aufwendig. Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, an der Stelle
der Muttern Gewindebohrungen aufweisende Lochleisten auf dem Rand
des Behälterkörpers vorzusehen.
Dadurch kann zwar der Deckel einfacher mit dem Behälterkörper verbunden
werden; die Herstellung des Behälterkörpers verteuert
sich durch die zusätzlichen
Lochleisten aber.
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In
der
DE 20 2005
019 150 U1 wird ein Endlagerbehälter beschrieben, bei welchem
Gewindebolzen nach Art von Stehbolzen auf den Flansch des Endlagerbehälters aufgebracht
sind. Die Aufbringung der Gewindebolzen erfolgt durch ein Aufschießen, also
ein punktartiges Verschweißen
ohne einen Schweißzusatzwerkstoff.
Die Haltbarkeit der so aufgebrachten Gewindebolzen bzw. die Festigkeit
der Schweißverbindung
ist jedoch verbesserungswürdig, insbesondere
aus Gründen
der Sicherheit, welche ein Endlagerbehälter bieten muss.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Endlagerbehälter zu
schaffen, der einfach verschließbar
ist, gleichwohl aber eine dauerhaft sichere Endlagerung der Reststoffe
gewährleistet.
Eine Weiterführung
der Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur einfachen Herstellung
eines Endlagerbehälters
zu schaffen.
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Ein
Endlagerbehälter
zur Lösung
dieser Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Demnach sind
die Gewindebolzen wie die Muttern, der Deckel und mindestens der
Flansch des Behälterkörpers aus
Stahl gebildet. Hierbei kann es sich um einfachen Baustahl oder
Schwarzstahl handeln, aber auch Edelstahl, insbesondere korrosionsbeständigen,
rostfreien Edelstahl. Die Gewindebolzen sind aus einem Stahl gebildet,
der über
eine geringere Festigkeit verfügt
als der Flansch. Es hat sich gezeigt, dass dadurch eine besonders
stabile Verbindung beim Aufschweißen der Gewindebolzen auf den
Flansch entsteht, indem die weicheren Gewindebolzen höher belastbar
sind, bevor sie vom Flansch abreißen. Bevorzugt verfügt die jeweilige
Mutter auf dem Gewindebolzen aber wieder über eine höhere Festigkeit, die der Festigkeit
des Flansches entsprechen kann. Der Deckel ist mit Vorspannung auf
den Behälterkörper aufgeschraubt,
wobei sich herausgestellt hat, dass ein Anzugsmoment der Muttern
auf den Gewindebolzen im Bereich zwischen 80 Nm und 120 Nm, vorzugsweise
etwa 100 Nm, zu einer besonders zuverlässigen und dauerhaften Verbindung führt.
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Dadurch,
dass der Behälterkörper mit
feststehenden Gewindebolzen nach der Art von Stehbolzen versehen
ist, brauchen zum Verbinden des jeweiligen Deckels mit dem Behälterkörper nur
noch lose Muttern gehandhabt zu werden. Es sind nicht mehr wie bei den
bekannten Endlagerbehältern
lose Schrauben und Muttern erforderlich. Auch die schon bekannten
zusätzlichen
Lochleisten mit Innengewinden können
entfallen. Die Stehbolzen bildenden Gewindebolzen werden durch Bolzenschweißen mit dem
Behälterkörper verbunden.
Bei diesem Bolzenschweißen
werden die Gewindebolzen auf den Behälterkörper exakt positioniert, ausgerichtet
und auch gleichzeitig insbesondere punktartig verschweißt. Das
Ganze erfordert keinen Schweißzusatzwerkstoff.
Diese Art der Verschweißung
der Gewindebolzen mit dem Behälterkörper wird
im Fachjargon als ”Aufschießen” bezeichnet,
weil die Schweißeinrichtung
die Gewindebolzen gleichzeitig zuführt, positioniert und verschweißt. Die
erfindungsgemäße Verbindung
der Gewindebolzen mit dem Behälterkörper ist
nicht nur kostengünstig
herstellbar, sie hat sich auch als überraschend stabil und dauerhaft
erwiesen. Eine Nachbehandlung der Schweißstellen zwischen den Gewindebolzen
und dem Flansch ist nicht erforderlich.
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Es
findet beim Bolzenschweißen
der Gewindebolzen ein Widerstandsschweißen, Lichtbogen-Bolzenschweißen bzw.
Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen statt. Dabei werden die
Gewindebolzen durch Anpressen an den Behälterkörper nach Art eines Pressschweißens miteinander
verschweißt.
Die genannten Schweißverfahren
werden allesamt ohne irgendeinen Schweißzusatzwerkstoff durchgeführt.
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Die
zum Schweißen
erforderliche Energie wird erzeugt durch ein wenigstens bereichsweises Aufwärmen des
Grundwerkstoffs mindestens des unteren Teils des jeweiligen Gewindebolzens
durch einen Lichtbogen, der bevorzugt durch einen hohen elektrischen
Widerstand erzeugt wird. Dazu wird das untere Ende des Gewindebolzens
etwas vom Rand des Behälterkörpers abgehoben.
Danach wird der Gewindebolzen unter Druck geführt gegen den oberen Flansch
des Behälterkörpers gedrückt. Beim
Aufschmelzen und Verschweißen
wird der Gewindebolzen von einer Schweißeinrichtung geführt gehalten und
bewegt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des Endlagerbehälters weist der Behälterkörper einen
die jeweilige Öffnung
mindestens teilweise umgebenden Flansch auf. Dieser vorzugsweise
ebenflächige
Flansch, der die jeweilige Öffnung
umgibt, korrespondiert mit einem den Deckel umgebenden Rand, der
dadurch sozusagen das Gegenstück
zum Flansch des Behälterkörpers bildet.
Alle Gewindebolzen stehen gegenüber
dem ebenen Flansch des Behälterkörpers senkrecht
nach oben, wodurch die Längsmittelachsen
der Gewindebolzen vertikal unter einem rechten Winkel zur horizontalen
Ebene des Flansches des Behälterkörpers verlaufen.
Dabei bilden die Gewindebolzen einstückig mit dem Behälterkörper verbundene
aufrechte Stehbolzen, worauf der mit entsprechenden Bohrungen versehene
Deckel auflegbar ist. Bei dieser Ausbildung des Endlagerbehälters ist
es besonders einfach, diesen zu verschließen, indem lediglich der jeweilige vorzugsweise
flache Deckel auf die dazu vorgesehenen Gewindebolzen am Behälterkörper aufgesteckt
und auf jeden Gewindebolzen mindestens eine Mutter aufgeschraubt
wird.
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Der
die Gewindebolzen tragende Flansch des Behälterkörpers ist bevorzugt aus mehreren,
vorzugsweise gleichen Winkelprofilen und Eckplatten gebildet. Bevorzugt
handelt es sich beim jeweiligen Winkelprofil um ein ungleichschenkliges
L-Profil. Dabei dient der kürzere
Schenkel zur Bildung des Flansches, auf dem hochstehend die Gewindebolzen
erfindungsgemäß durch ”Aufschießen” festgeschweißt sind.
Solche L-Profile versteifen den die Öffnung umgebenden oberen Rand
des Behälterkörpers in
ausreichendem Maße
und eignen sich gleichzeitig in besondere Weise zur Bildung ebener
Flansche, worauf die hochstehenden Gewindebolzen zum Bolzenschweißen leicht
zugänglich
aufschweißbar
sind.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, die Gewindebolzen auf dem Flansch, nämlich dem
kürzeren Schenkel
des jeweiligen L-Profils, mit einem Abstand untereinander im Bereich
zwischen 80 mm und 200 mm anzuordnen. Dabei ist vorzugsweise der
Abstand der Gewindebolzen untereinander im Wesentlichen gleich.
Es hat sich gezeigt, dass ein solcher Abstand der Gewindebolzen
höchste
Belastungen des Endlagerbehälters
zulässt,
insbesondere die geforderten Tests, vor allem Falltests, mit einem
solchermaßen
auf den Behälterkörper aufgeschraubten Deckel
problemlos übersteht.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass der Abstand der Gewindebolzen vom äußeren Rand
des Flansches, insbesondere des die Gewindebolzen tragenden horizontalen
Schenkels des jeweiligen L-Profils, im Bereich zwischen 10 mm und
60 mm liegt. Dadurch befinden sich die Gewindebolzen nahe der stabilsten
Stelle des L-Profils, nämlich
dort, wo am äußeren Rand
des Flansches der senkrechte und der kürzere horizontale Schenkel
des L-Profils zusammenstoßen.
So erhalten die Gewindebolzen eine größtmögliche Stabilität gegen
Verbiegen.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, dass zumindest die oberen Ecken des Behälterkörpers über quaderförmige Eckbeschläge verfügen. Bevorzugt
handelt es sich bei den Eckbeschlägen um genormte Eckbeschläge, die
auch bei Standardcontainern (ISO-Containern) zum Seetransport Verwendung
finden. Zwischen jeweils zwei benachbarten Eckbeschlägen ist ein
Rand- bzw. Winkelprofil, insbesondere L-Profil, angeordnet. Der
Flansch bzw. obere Rand des Behälterkörpers wird
auf diese Weise bei einem quaderförmigen Endlagerbehälter mit
rechteckförmiger Grundfläche aus
zwei parallelen langen und parallelen kurzen Rand- bzw. Winkelprofilen
gebildet, die an gegenüberliegenden
Enden mit den Eckbeschlägen verschweißt sind.
Dadurch verfügt
der die Öffnung des
Behälterkörpers umgebende
obere Rand über eine
hohe Stabilität,
wobei die vier Rand- bzw. Winkelprofile, insbesondere L-Profile,
infolge der Verbindung mit den Eckbeschlägen zur Bildung eines formstabilen
Flansches zur Auflage und zum Festschrauben des Deckels beitragen.
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Der
Innenseite jedes Eckbeschlags ist eine Eckplatte zugeordnet. Alternativ
kann es sich dabei um ein Eckprofil handeln. Jede ebene Eckplatte
ist so ausgebildet, dass sie die Endbereiche zweier Rand- bzw. Winkelprofile,
die unter einem rechten Winkel auf den jeweiligen Eckbeschlag zulaufen,
verbindet. Die jeweilige Eckplatte liegt in der gleichen Ebene,
in der sich die kurzen oberen Schenkel der Rand- bzw. Winkelprofile
befinden. Die an die Rand- bzw. Winkelprofile angrenzenden, vorzugsweise
gleichlangen Katheten der insbesondere als ein rechtwinkliges Dreieck
ausgebildeten Eckplatte sind mit dem innen liegenden Rand des jeweiligen
oberen Schenkels der Rand- bzw. Winkelprofile verschweißt. Die
Eckplatten bilden zusammen mit dem Rand- bzw. Winkelprofil den Flansch.
Durch die Eckplatten wird der Flansch innenseitig um die quaderförmigen Eckbeschläge herumgeführt. Auf
jeder Eckplatte ist mindestens ein aufrecht stehender Gewindebolzen
festgeschweißt,
und zwar nach dem gleichen Schweißverfahren, mit dem die Gewindebolzen
auf den Winkelprofilen des Flansches durch Bolzenschweißen festgeschweißt sind.
Infolge der Eckplatten entsteht ein umlaufender Flansch am oberen
Rand des Behälterkörpers, der
im Bereich der Eckbeschläge
nicht unterbrochen ist. Auf diese Weise kann eine lückenlose
Verschraubung des Deckels mit dem Flansch des Behälterkörpers erfolgen,
insbesondere, wenn mindestens ein Gewindebolzen auch auf jeder Eckplatte
aufgeschweißt
ist.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, dass die Eckbeschläge gegenüber der Ebene der Öffnung und
des diese umgebenden Flansches nach oben vorstehen, und zwar um
ein solches Maß,
das der Höhe
der gegenüber
dem Flansch nach oben vorstehenden Gewindebolzen entspricht, vorzugsweise
etwas größer ist.
Auf diese Weise schützen
die Eckbeschläge
die Gewindebolzen, indem letztere gegenüber den Eckbeschlägen geschützt zurückversetzt
sind.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Endlagerbehälters ist
zwischen dem Flansch des Behälterkörpers und
dem Deckel mindestens eine Dichtung angeordnet. Es reicht eine einzige
ringartig umlaufende Dichtung, die an der zur Mitte des Endlagerbehälters weisenden
Innenseite des Flansches neben den Gewindebolzen liegt und auch
innenseitig um die Eckbeschläge
herumgeführt ist.
Bei dieser Dichtung handelt es sich vorzugsweise um eine flächige Dichtung,
die beim Aufschrauben des Deckels auf den Flansch des Behälterkörpers gleichmäßig zusammengedrückt und
dadurch ununterbrochen zuverlässig
und dauerhaft dichtend elastisch vorgespannt wird.
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Um
die Vorspannung der Dichtung beim Anschrauben des Deckels gegen
den Flansch des Behälterkörpers zu
begrenzen und eine Zerstörung
der Dichtung beim Festschrauben des Deckels zu verhindern, ist vorgesehen,
stabile Abstandshalter aus vorzugsweise Stahl zwischen dem Deckel
und dem Flansch des Behälterkörpers anzuordnen.
Im einfachsten Fall kann es sich dabei um entsprechend dick bemessene
Unterlegscheiben handeln, die auf den jeweiligen Gewindebolzen aufgefädelt sind.
Bevorzugt ist der Abstandshalter aber aus länglichen Leisten gebildet,
die Durchgangsbohrungen im Bereich der Gewindebolzen aufweisen und über jede Reihe
aller Gewindebolzen eines L-förmigen
Randprofils zur Bildung eines Teils des Flansches aufgesetzt ist.
Auf diese Weise entsteht im Bereich des Abstandshalters kein Spalt
zwischen dem Deckel und dem Flansch des Behälterkörpers, so dass auch der Abstandshalter
eine gewisse Dichtfunktion ausübt, nämlich als
eine Art Vordichtung wirkt. Es können auch
mehrere kürzere,
aufeinanderfolgende Leisten mit einer Reihe von Durchgangsbohrungen
(Lochleisten) vorgesehen sein.
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Ein
Verfahren zur Lösung
der eingangs genannten Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 19 auf.
Demnach ist vorgesehen, dass vor dem Verschweißen der Gewindebolzen nur der Flansch
des Behälterkörpers vollständig oder
wenigstens in den Bereichen der aufzuschweißenden Gewindebolzen vorbehandelt
wird. Diese Vorbehandlung geschieht derart, dass der Stahl des Flansches
gereinigt wird. Das kann mechanisch durch zum Beispiel Strahlen,
vorzugsweise Sandstrahlen, geschehen, aber auch alternativ oder
zusätzlich
chemisch durch zum Beispiel Ätzen.
Der jeweilige Gewindebolzen wird nicht vorbehandelt, weil der Gewindebolzen
vor dem Aufschweißen
auf den Behälterkörper stark
erwärmt,
vorzugsweise aufgeschmolzen oder angeschmolzen wird und dabei das
mit dem Flansch des Behälterkörpers zu
verbindende Ende des Gewindebolzens gesäubert wird. Durch die beschriebene
Vorbehandlung mindestens der Verbindungsstellen der Gewindebolzen
mit dem Flansch des Behälterkörpers und
gegebenenfalls auch der Gewindebolzen, kommt eine besonders zuverlässige und
haltbare Verschweißung
zustande, wenn die Gewindebolzen auf den Flansch des Behälterkörpers in erfindungsgemäß besonderer
Weise aufgeschossen worden sind.
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Dieses
Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass auf einem die oder jede Öffnung umgebenden Flansch
des Behälterkörpers Gewindebolzen
durch Bolzenschweißen
ohne einen Schweißzusatzwerkstoff
aufgeschweißt
werden. Das Bolzenschweißen ist
unter anderem wegen des nicht erforderlichen Schweißzusatzwerkstoffs
einfach durchführbar.
Vor allem hat sich gezeigt, dass die durch das Bolzenschweißen auf
dem Flansch des Behälterkörpers festgeschweißten Gewindebolzen
hoch belastbar sind, insbesondere bei starken mechanischen Beanspruchungen
nicht abreißen.
Das erfindungsgemäße Verfahren
erfordert keine Nachbehandlung der Schweißstellen.
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Es
ist des Weiteren vorgesehen, dass das Bolzenschweißen der
Gewindebolzen auf den Flansch des Behälterkörpers derart erfolgt, dass
ein Pressschweißen
bzw. Stumpfschweißen
stattfindet, und zwar vorzugsweise durch Widerstandsschweißen bzw.
Lichtbogen-Bolzenschweißen.
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Weitere
Unteransprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In
diesen zeigen:
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1 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Endlagerbehälters,
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2 eine
vergrößerte Einzelheit
II des in der 1 gezeigten Endlagerbehälters, und
zwar im Bereich der Verbindung eines Behälterkörpers mit einem Deckel, und
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3 eine
vergrößerte Draufsicht
III auf einen Eckbereich des Behälterkörpers.
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Das
nachfolgend erläuterte
Ausführungsbeispiel
der Erfindung betrifft einen Endlagerbehälter 10 für insbesondere
kontaminierte Reststoffe. Der Endlagerbehälter 10 weist eine
quaderförmige
Gestalt mit einer rechteckigen Grundfläche auf. Die Erfindung bezieht
sich aber auch auf Endlagerbehälter
mit einer anderen Gestalt, insbesondere anderen Grundflächen, beispielsweise
quadratischen oder runden Grundflächen. Der hier gezeigte Endlagerbehälter 10 besteht
im Wesentlichen aus einem oben offenen quaderförmigen Behälterkörper 11 und nur einem einzigen
den Behälterkörper 11 verschließenden Deckel 12.
Beim gezeigten quaderförmigen
Endlagerbehälter 10 mit
einer rechteckförmigen
Grundfläche verfügt auch
der Deckel 12 über
eine rechteckförmige
Grundfläche,
die mit der Grundfläche
des Behälterkörpers 11 korrespondiert,
das heißt
etwa so groß wie
die Grundfläche
des Behälterkörpers 11 ist.
Der Behälterkörper 11 kann
aber auch durch mehrere, vorzugsweise kleinere Deckel verschließbar sein.
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Endlagerbehälter 10 der
hier angesprochenen Art sind nach Art von Containern ausgebildet. Die
Abmessungen dieser Endlagerbehälter 10 liegen etwa
im Bereich üblicher
genormter ISO-Container. So können
die Höhe
und Breite zwischen 1.200 mm und 2.000 mm betragen, während die
Länge 1.600 mm
bis 3.000 mm beträgt.
Vorzugsweise bewegt sich die Breite im Bereich zwischen 1.700 mm
und 2.000 mm, die Höhe
im Bereich zwischen 1.400 mm und 1.700 mm und die Länge im Bereich
1.600 mm und 3.200 mm.
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Der
kastenförmige
Behälterkörper 11 weist eine
ebene Bodenwandung 13 mit rechteckförmiger Grundfläche, zwei
parallele aufrechte Längsseitenwände 14 und
zwei kürzere
aufrechte Querseitenwände 15 auf.
Die Bodenwandung 13, die Längsseitenwände 14 und die Querseitenwände 15 des
Behälterkörpers 11 sind
so miteinander verbunden, dass dieser hermetisch dicht ist. Die
Oberseite des Behälterkörpers 11 ist
beim gezeigten Endlagerbehälter 10 mit
einer einzigen rechteckförmigen Öffnung 16 versehen,
die sich im Wesentlichen, nämlich nahezu, über die
gesamte Oberseite des Behälterkörpers 11 erstreckt.
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Wie
die 1 zeigt, sind die acht Ecken des Endlagerbehälters 10 mit
Eckbeschlägen 21 versehen.
Der hier gezeigte Endlagerbehälter 10 verfügt über genormte,
quaderförmige
Eckbeschläge 21 mit Langlöchern in
den äußeren Wandungen.
Solche Eckbeschläge 21 werden
auch für
zum Seetransport von Gütern
dienende Container (ISO-Container) verwendet.
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Im
Inneren des Behälterkörpers 11 sind
aufrechte Verstärkungsprofile 25 angeordnet.
Diese sind mit den Längsseitenwänden 14 und
mit den Querseitenwänden 15 verbunden.
Bei den Verstärkungsprofilen 25 handelt
es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel
um U-Profile, deren offene Seiten zu den Längsseitenwänden 14 bzw. Querseitenwänden 15 weisen und
hiermit fest verschweißt
sind. Bevorzugt erstrecken sich die Verstärkungsprofile 25 über die
ganze oder nahezu gesamte Höhe
des Behälterkörpers 11. Die
Verstärkungsprofile 25 sind
mit Abständen,
die vorzugsweise zur Mitte der jeweiligen Wandung geringer werden,
an den Innenseiten der Längsseitenwände 14 und
Querseitenwänden 15 angeschweißt. Die
Verstärkungsprofile 25 können auch
anders ausgebildet sein, beispielsweise als Vierkant- oder Flachprofile.
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Beim
gezeigten Endlagerbehälter 10 ist
die Öffnung 16 des
Behälterkörpers 11 von
außen
umgeben von einem umlaufenden Randprofil 17. Das Randprofil 17 ist
beim gezeigten rechteckförmigen Endlagerbehälter 10 aus
zwei parallelen länglichen Abschnitten
entlang der Längsseitenwände 14 und zwei
gegenüberliegenden
kürzeren
Abschnitten entlang der Querseitenwände 15 gebildet. Die
insgesamt vier Abschnitte des Randprofils 17 sind mit den oberen
Rändern 18 der
Längsseitenwände 14 und der
Querseitenwände 15 verbunden.
Außerdem
ist jeder Abschnitt des Randprofils 17 an seinen gegenüberliegenden
Enden mit zwei Eckbeschlägen 21 festgeschweißt. Das
Randprofil 17 und die vier oberen Eckbeschläge 21 bilden
so einen stabilen Rahmen. Durch diesen Rahmen mit den Randprofilen 17 und
den Eckbeschlägen 21 wird
die obere Öffnung 16 des
Behälterkörpers 11 umgeben
und geringfügig eingeschnürt, so dass
sie sich nicht über
die gesamte Oberseite des Behälterkörpers 11 erstreckt.
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Das
in der 2 gezeigte Randprofil 17 ist im Wesentlichen
als ein L-förmiges
Winkelprofil mit einem aufrechten Schenkel 19 und einem
rechtwinklig dazu verlaufenden horizontalen Schenkel 20 am oberen
Rand des aufrechten Schenkels 19 gebildet. Die Schenkel 19 und 20 sind
im gezeigten Ausführungsbeispiel
unterschiedlich lang, indem der horizontale Schenkel 20 kürzer als
der vertikale Schenkel 19 ist. Die Schenkel 19 und 20 können aber
auch gleiche Längen
aufweisen. Jedes Randprofil 17 bzw. jeder Abschnitt desselben
ist mit dem jeweiligen aufrechten Schenkel 19 mit den Längsseitenwänden 14 und
den Querseitenwänden 15 verbunden,
und zwar vorzugsweise durch Schweißen.
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Die 3 zeigt
von oben einen Eckbereich des noch unverschlossenen Behälterkörpers 11.
Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass der Innenseite jedes einzelnen
oberen Eckbeschlags 21 eine Eckplatte 36 zugeordnet
ist. Die ebenflächige
Eckplatte mit der Grundfläche
eines rechtwinkligen Dreiecks und eine Aussparung für einen
Teil des Eckbeschlags 21 verbindet am Eckbeschlag 21 angeschweißte Endbereiche
horizontaler Schenkel 20 zweier (rechtwinklig zueinander
verlaufender) Randprofile 17, indem die gleichlangen Katheten
der jeweiligen Eckplatte 36 mit den Kanten der Endbereiche
der horizontalen Schenkel 20 der Randprofile 17 verschweißt sind. Die
ebene Eckplatte 36 liegt in der Ebene der horizontalen
Schenkel 20 der Randprofile 17. Jedem Eckbeschlag 21 ist
eine solche Eckplatte 36 zugeordnet. Alle Eckplatten 36 sind
vorzugsweise gleich ausgebildet.
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Die
horizontalen Schenkel 20 aller Randprofile 17 und
alle oberen Eckplatten 36 bilden zusammen einen ebenen
Flansch 22 zur Auflage des Deckels 12. Der horizontale
Flansch 22 liegt in der vorzugsweise horizontalen Ebene
der Öffnung 16.
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Auf
dem ebenflächigen
Flansch 22, und zwar sowohl den horizontalen Schenkeln 20 der
Randprofile 17 als auch den Eckplatten 36, sind
in erfindungsgemäß besonderer
Weise mehrere Gewindebolzen 23 befestigt. Es ist eine Vielzahl
gleicher Gewindebolzen 23 mit entsprechenden Abständen, vorzugsweise
gleichen Abständen, über die
Länge der
horizontalen Schenkel 20 aller Abschnitte des Randprofils 17 verteilt.
Die Anzahl der Gewindebolzen 23 ist so gewählt, dass
der Abstand zwischen benachbarten Gewindebolzen 23 etwa
80 mm bis 200 mm beträgt.
Außerdem
ist auf jeder Eckplatte 36 mindestens ein Gewindebolzen 23,
im gezeigten Ausführungsbeispiel
(3) zwei Gewindebolzen 23, durch Bolzenschweißen ohne
einen Schweißzusatzwerkstoff
festgeschweißt.
Dadurch lässt
sich auf dem Rand des Behälterkörpers 11 eine
ausreichend große
Anzahl von Gewindebolzen 23 unterbringen. Bei einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung verfügen
die Gewindebolzen 23 über
einen Außendurchmesser
bzw. Flankendurchmesser von 12 mm bis 18 mm, vorzugsweise etwa 16
mm, mit einem metrischen Gewinde. Eine höhere Belastbarkeit der Verbindung
zwischen dem Behälterkörper 11 und
dem Deckel 12 kann erreicht werden, wenn die Gewindebolzen 23 ein
Feingewinde, insbesondere ein metrisches Feingewinde, aufweisen.
Die Länge
jedes Gewindebolzens 23 ist so kurz wie möglich gewählt, beträgt nämlich maximal
40 mm, vorzugsweise 25 mm bis 35 mm. Bevorzugt weist jeder Gewindebolzen 23 im
mit dem Flansch 22 zu verschweißenden Endbereich einen im
Durchmesser reduzierten Schaft auf. Der Durchmesser entspricht in
etwa dem Kerndurchmesser des Gewindes im übrigen Teil des Gewindebolzens 23,
ist vorzugsweise aber noch etwas kleiner. Das mit dem Flansch 22 zu
verschweißende
untere Ende jedes Gewindebolzens 23 kann gegebenenfalls
spitz, nämlich
kegelförmig
mit einem stumpfen Kegelwinkel von über 120° ausgebildet sein.
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Die
Eckbeschläge 21 sind
in einer bestimmten Relativlage zum Flansch 22 angeordnet.
Es ist dazu vorgesehen, dass die oberen horizontalen Deckflächen aller
vier oberen Eckbeschläge 21 sich in
einer parallel zum Flansch 22 verlaufenden horizontalen
Ebene befinden, wobei der Abstand der Ebene, in der sich die oberen,
horizontalen Deckflächen
der oberen Eckbeschläge 21 befinden,
zum Flansch 22 gleich oder vorzugsweise etwas größer ist
als die Höhe
der gegenüber
dem Flansch 22 nach oben vorstehenden Gewindebolzen 23.
Dadurch werden die freien Enden der Gewindebolzen 23 von den
gleich hohen oder vorzugsweise etwas nach oben überstehenden Eckbeschlägen 21 gegen
Beschädigungen
geschützt.
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Die
Gewindebolzen 23 sind aus einem Material, vorzugsweise
Stahl, gebildet, das weicher ist als das Material der L-förmigen Randprofile 17 und
der Eckplatte 36 zur Bildung des Flansches 22.
Vorzugsweise besteht jeder Gewindebolzen 23 aus einem Metall
der Festigkeitsklasse 4.8. Gegebenenfalls können die Gewindebolzen 23,
sofern sie nicht aus rostfreiem Edelstahl gebildet sind, verzinkt,
insbesondere gelb verzinkt, sein. Demgegenüber ist das Randprofil 17 aus
zum Beispiel S 235, S 275, S 355 oder einem Edelstahl der Werkstoffnummer
1.4301, 1.4541, 1.4571 oder dergleichen hergestellt. Aus den vorstehend
genannten Stählen
können
auch andere Teile des Behälterkörpers 11 und/oder
des Deckels 12 hergestellt sein.
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Jeder
Gewindebolzen 23 ist senkrecht stehend auf dem Flansch 22 fest
angeordnet. Dadurch stehen die Gewindebolzen 23 gegenüber der
Ebene der Flansche 22 nach oben vor. Die Gewindebolzen 23 bilden
auf diese Weise sogenannte Stehbolzen. Der Abstand der senkrechten
Längsmittelachsen
der Gewindebolzen 23 zum Außenrand der Randprofile 17 des
Behälterkörpers 11 beträgt etwa
10 mm bis 60 mm, vorzugsweise etwa 20 mm bis 40 mm. Um dieses Maß sind die
Längsmittelachse
der Gewindebolzen 23 gegenüber der Außenseite des aufrechten Schenkels 19 jedes
Randprofils 17 nach innen zur Mitte des Behälterkörpers 11 versetzt.
Bevorzugt ist das Verstärkungsprofil 25 an
der Innenseite jeder Längsseitenwand 14 und
jeder Querseitenwand 15 des Behälterkörpers 11 so bemessen,
dass die vertikalen Längsmittelachsen
der Gewindebolzen 23 innerhalb des Bereichs der jeweiligen
Längsseitenwand 14 bzw.
Querseitenwand 15 und einer parallel dazu verlaufenden,
zur Mitte des Behälterkörpers 11 hin
versetzten Ebene sich befinden, durch die die am weitesten innen
liegenden Flächen
der Verstärkungsprofile 25 verlaufen.
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Die
Stehbolzen darstellenden Gewindebolzen 23 sind an der jeweils
vorgesehenen Stelle auf dem Flansch 22 festgeschweißt. Eine
Besonderheit der Erfindung, insbesondere des erfindungsgemäßen Verfahrens,
besteht darin, dass die Gewindebolzen 23 auf den horizontalen
Schenkeln 20 des Randprofils 17 des Behälterkörpers 11 durch
Bolzenschweißen
aufgeschweißt
sind. Hierbei erfolgt eine exakte senkrechte Positionierung mit
gleichzeitiger vollflächiger
Verschweißung
des gesamten Querschnitts der Gewindebolzen 23 mit dem
aus den horizontalen Schenkeln 20 der Randprofile 17 gebildeten
Flansch 22 des Behälterkörpers 11.
Diese Art der Verschweißung
aller Gewindebolzen 23 mit dem Flansch 22 erfordert
keinen Schweißzusatzwerkstoff, weil
durch das Aufschießen
der Gewindebolzen 23 auf den jeweiligen Flansch 22 ein
Pressschweißen, insbesondere
Widerstandsschweißen
oder Lichtbogen-Bolzenschweißen,
stattfindet. Zumindest die mit dem Behälterkörper 11 zu verschweißenden Enden der
Gewindebolzen 23 werden beim Bolzenschweißen durch
einen Lichtbogen vorzugsweise elektrisch aufgeschmolzen.
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Das
Bolzenschweißen
erfolgt mit einer Schweißvorrichtung,
die den jeweiligen Bolzen in der vorgesehenen Relativposition, also
senkrecht zum horizontalen Flansch 22, an der Stelle, an
der der Gewindebolzen 23 auf den Flansch 22 festgeschweißt werden
soll, positioniert. Die Schweißvorrichtung schießt den Gewindebolzen 23 auf
die vorgesehene Stelle des Flansches 22 auf, wobei zum
Zünden
des Lichtbogens zum Aufschmelzen des unteren Endbereichs des Gewindebolzens 23 das
untere freie Ende des Gewindebolzens 23 geringfügig vom
Flansch 22 der Schweißvorrichtung
wegbewegt wird, und zwar nach Art einer Hubzündung. Nach dem Aufschmelzen
des Endbereichs des Gewindebolzens 23 wird dieser von der
Schweißvorrichtung
wieder in Richtung zum Flansch 22 bewegt und das aufgeschmolzene
Ende des Gewindebolzens 23 gegen den Flansch 22 gedrückt. Dadurch
erfolgt das Verschweißen
des Gewindebolzens 23 durch Pressschweißen. Die vorstehend beschriebene
Art des Verschweißens der
Gewindebolzen 23 mit dem Flansch 22 des Behälterkörpers 11 wird
als Bolzenschweißen,
insbesondere Lichtbogen-Bolzenschweißen, Widerstandsbolzenschweißen oder
Kondensatorentladungs-Bolzenschweißen, bezeichnet. Dieses Bolzenschweißen entspricht
der Norm DIN EN ISO 14555. Hinsichtlich der Einzelheiten des Bolzenschweißens wird
auf diese Norm Bezug genommen.
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Bevor
die Gewindebolzen 23 auf den Flansch 22 des Behälterkörpers 11 aufgeschossen werden,
erfolgt erforderlichenfalls eine Vorbehandlung mindestens der mit
den Gewindebolzen 23 in Verbindung kommenden Stellen des
Flansches 22. Diese Vorbehandlung kann mechanisch durch
Strahlen, aber auch alternativ oder zusätzlich chemisch erfolgen, beispielsweise
durch Ätzen,
Beizen oder dergleichen. Ebenso kann jeder Gewindebolzen 23 oder zumindest
seine auf dem Flansch 22 festzuschweißende Stirnseite vorbehandelt
werden.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Behälterkörper 11 durch
einen vollständig
ebenflächigen
Deckel 12 verschlossen.
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Der
ebenflächige
Deckel 12 ist außen
von einem Flansch 26 umgeben, der in der Ebene des vom Flansch 26 eingeschlossenen
Innenteils 24 des Deckels 12 liegt. Im Bereich
des Flansches 26 des Deckels 12 sind Durchgangsbohrungen 34 angeordnet, die
das Raster der Gewindebolzen 23 auf dem Flansch 22 des
Behälterkörpers 11 aufweisen
und im Durchmesser mit den Gewindebolzen 23 korrespondieren,
nämlich
geringfügig
größer sind.
Der Deckel 12 ist mit dem Flansch 26 auf den ebenfalls
ebenflächigen
Flansch 22 des Behälterkörpers 11 aufgeschraubt.
Dazu befindet sich im gezeigten Ausführungsbeispiel unter dem Deckel 12 eine
auf jeden Gewindebolzen 23 aufgeschobene Unterlegscheibe 35.
Die Unterlegscheiben 35 auf allen Gewindebolzen 23 sind
gleich dick, sodass von den Unterlegscheiben 35 eine Unterseite 29 des
Deckels 12 geringfügig
vom Flansch 22 des Behälterkörpers 11 beabstandet
wird. Es ist denkbar, an der Stelle der Unterlegscheiben 35 auf
den Flansch 22 Lochleisten aufzulegen. Diese verfügen über eine
Reihe von Durchgangsbohrungen 34, die dem Abstand der Gewindebolzen 23 entsprechen.
Auf dem Deckel 12 befinden sich auch Unterlegscheiben 35.
Auf jeden Gewindebolzen 23 ist eine Mutter 36 aufgeschraubt.
Erforderlichenfalls können
auch selbstsichernde Muttern verwendet werden. Auch können alternativ
auf jeden Gewindebolzen 23 zwei gekonterte Muttern 36 aufgeschraubt
sein. Das Anzugsmoment der Muttern beträgt 80 Nm bis 120 Nm, vorzugsweise
etwa 100 Nm.
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Zwischen
der Unterseite 29 des Deckels 12 und dem Schenkel 20 des
Randprofils 17 des Behälterkörpers 11 befindet
sich eine Dichtung 33, bei der es sich bevorzugt um eine
umlaufende Flachdichtung handelt. Die Dichtung 33 läuft als
Ringdichtung an der Innenseite der Gewindebolzen 23 mit
geringfügigem
Abstand neben den Gewindebolzen entlang. Die Dichtung 33 ist
im Ausgangszustand etwas dicker als die jeweilige Unterlegscheibe 35 oder
Lochleiste. Auf diese Weise wird beim Aufschrauben des Deckels 12 auf
den Behälterkörper 11 die
Dichtung 33 elastisch vorgespannt, und zwar nur soweit
wie durch die Unterlegscheiben 35 oder Lochleisten vorgegeben.
Es wird so eine übermäßige Vorspannung oder
gar Zerstörung
der Dichtung 33 beim Aufschrauben des Deckels 12 auf
den Behälterkörper 11 zuverlässig vermieden.
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Der
hier gezeigte Deckel 12 verfügt an seiner Unterseite 29 über eine
Verstärkung 31.
Beim rechteckförmigen
Endlagerbehälter 10 weist
die Verstärkung 31 einen
entsprechend rechteckförmigen
Verlauf auf. Die Verstärkung 31 korrespondiert
etwa mit der vom Flansch 22 des Randprofils 17 umgebenen Öffnung 16 im
Behälterkörper 11.
Dadurch kann die Verstärkung 31 von
oben in die Öffnung 16 eingreifen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Verstärkung 31 so
bemessen, dass ihre äußeren Umrisse
etwas kleiner sind als die Öffnung 16,
so dass die Außenseiten
der Verstärkung 31 mit
geringfügigem
Abstand zum die Öffnung 16 umgebenden
freien Ende des horizontalen Schenkels 20 des Randprofils 17 am
Behälterkörper 11 verlaufen
(2). Auf diese Weise kann der Deckel 12 spiel-
bzw. zwängungsfrei auf
den Behälterkörper 11 aufgesetzt
werden, wobei die nach unten vorstehende Verstärkung 31 nicht nur den
Deckel 12 stabilisiert, sondern auch zur Zentrierung des
Deckels 12 beim Aufsetzen auf den Behälterkörper 11 dient.
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Gegebenenfalls
kann der in der 2 gezeigte flache Deckel 12 alternativ
oder zusätzlich auch
noch auf seiner Oberseite mit einer Verstärkung versehen sein. Diese
Verstärkung
kann abweichend von der gezeigten Verstärkung 31 ausgebildet
sein. Auch ist es denkbar, die Unterseite 29 des Deckels 12 mit
einer anderen als in der 2 gezeigten Verstärkung 31 zu
versehen. Möglich
ist es im Rahmen der Erfindung auch, den Deckel nicht ebenflächig, sondern
profiliert auszubilden. Dann kann gegebenenfalls eine separate Verstärkung des
Deckels entfallen.
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Der
gesamte Endlagerbehälter
10,
also der Behälterkörper
11,
der Deckel
12, die Gewindebolzen
23 und auch Muttern
32 und
Unterlegscheiben
35 bzw. Lochleisten, sind üblicherweise
aus Stahl hergestellt. Für
besondere Anforderungen kann Edelstahl, insbesondere rostfreier
Edelstahl, eingesetzt werden. Die Innen- und/oder Außenseite
des Behälterkörpers
11 und
des Deckels
12 sind mit einem Korrosionsschutz versehen,
insbesondere mehrlagig lackiert. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens
das Innere des Behälterkörpers
11 und des
Deckels
12 mit einer den Korrosionsschutz verbessernden
Beschichtung versehen sein. Bei dieser Beschichtung kann es sich
um eine Polyurethanbeschichtung handeln, die eine Schichtstärke von
mehreren Millimetern, vorzugsweise zwischen 3 mm und 5 mm, aufweist.
Zu Einzelheiten der Behandlung der Oberflächen des Behälterkörpers
11 und
des Deckels
12 wird Bezug genommen auf die
DE 202 16 790 U1 . Alternativ
können
der Behälterkörper
11 und der
Deckel
12 auch nickelbeschichtet sein gemäß der
DE 202 16 914 U1 .
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Der
Endlagerbehälter 10 des
hier gezeigten Ausführungsbeispiels
weist nur an der Oberseite eine einzige großflächige Öffnung 16 auf. Es
ist aber auch denkbar, der Oberseite oder einer anderen Seite des
Endlagerbehälters 10,
insbesondere des Behälterkörpers 11,
mehrere Öffnungen
zuzuordnen. In diesem Falle weist der Endlagerbehälter 10 mehrere Deckel
auf. Die Deckel können
beliebige Grundflächen
aufweisen und gleich oder unterschiedlich groß sein. In jedem Falle sind
die Deckel mit dem Behälterkörper 11 so
verbunden, wie es im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben
ist, wobei es im Wesentlichen darauf ankommt, dass auf dem Flansch 22 des
Behälterkörpers 11 aufrechtstehende
Gewindebolzen 23 ohne einen Schweißzusatzwerkstoff durch Bolzenschweißen, das
durch Aufschießen
erfolgt, aufgeschweißt
sind. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Gewindebolzen 23 unter
dem jeweiligen Deckel 12 ebenfalls durch Aufschießen ohne
Schweißzusatzwerkstoffe
festgeschweißt
sind. Die Gewinde bolzen stehen dann senkrecht gegenüber dem
Flansch 26 des jeweiligen Deckels 12 nach unten
vor. Auch ist es möglich,
abwechselnd sowohl dem jeweiligen Deckel 12 als auch dem
Behälterkörper 11 aufrechte
Gewindebolzen 23 zuzuordnen.
-
- 10
- Endlagerbehälter
- 11
- Behälterkörper
- 12
- Deckel
- 13
- Bodenwandung
- 14
- Längsseitenwand
- 15
- Querseitenwand
- 16
- Öffnung
- 17
- Randprofil
- 18
- oberer
Rand
- 19
- aufrechter
Schenkel
- 20
- horizontaler
Schenkel
- 21
- Eckbeschlag
- 22
- Flansch
- 23
- Gewindebolzen
- 24
- Innenteil
- 25
- Verstärkungsprofil
- 26
- Flansch
- 29
- Unterseite
- 31
- Verstärkung
- 32
- Mutter
- 33
- Dichtung
- 34
- Durchgangsbohrung
- 35
- Unterlegscheibe
- 36
- Eckplatte