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Die Erfindung betrifft einen Fassdeckel für Fässer oder Behälter, bestehend aus einer kreisrunden Stahlblechplatine mit umlaufendem Spannrand zum Fixieren des Fassdeckels auf der Mündung des Fasses oder Behälters mittels Spannrings, oder mit umlaufendem Falzrand zum Verfalzen des Fassdeckels mit der Mündung des Fasses oder Behälters. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Fassboden für Fässer oder Behälter, bestehend aus einer kreisrunden Stahlblechplatine mit umlaufendem Falzrand.
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Solche Fassdeckel und Fassböden werden in unterschiedlichen Größen zum Verschluss von Fässern aus Stahlblech oder Behältern aus Stahlblech, wie Spundfässer, Deckelfässer, Bergungsfässer, Deckelbehälter, Spundbehälter eingesetzt. Die Fassböden und die Fassdeckel dienen zum Verschluss dieser Fässer. Auch Fässer oder Behälter aus anderen Materialien, beispielsweise aus Kunststoff, Pappe oder dergleichen werden mit entsprechenden Fassdeckeln und Fassböden verschlossen, wobei solche Behälter, die nicht aus Stahl bestehen, an den Mündungsrändern entsprechende aus Stahlblech bestehende Randkanten aufweisen, mit denen dann die Fassdeckel oder Fassböden verbindbar sind. Solche Fassdeckel oder Fassböden werden in der Regel aus Stahlblech mit einer Dicke von bis zu 1,5 mm hergestellt. Die Blechqualität hat üblicherweise eine Zugfestigkeit von etwa 300 MPa. Bisher ist es üblich, solche Fassdeckel oder Fassböden im Wege der Kaltverformung durch Tiefziehen herzustellen, wobei diese Teile im Mittelbereich einen gegenüber dem umlaufenden Rand zurückgesetzten Bereich aufweisen, der durch Tiefziehen hergestellt ist. Zudem ist auch der umlaufende Rand, der entweder als Spannrand zur Fixierung eines Spannringes ausgebildet ist oder als Falzrand, um den Deckel mit dem Fass mündungsseitig zu verfalzen, im Wege des Kaltumformens angeformt. Um in dermaßen ausgestatten Fässern, die also mit solchen Fassdeckeln und Fassböden versehen sind, Gefahrengüter transportieren zu können und zu dürfen, muss einerseits eine hohe Stabilität der Verbindung der Fassdeckel und Fassböden mit dem Fass erreicht werden. Andererseits muss sichergestellt sein, dass auch dann, wenn ein solches Fass im gefüllten Zustand umfällt oder von der Ladefläche eines Transportmittels fällt, der Zusammenhalt der Teile gewährleistet ist und keine Undichtigkeiten entstehen.
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Um für höhere Crash-Anforderungen entsprechende Fassdeckel und Fassböden ausbilden zu können, wurden Versuche angestellt, höherfeste Stahlblechmaterialien für den Einsatz von Fassdeckeln und Fassböden zu verwenden. Bedingt durch die großen unterschiedlichen Spannungen, die nach dem Tiefziehen solcher Teile entstanden, konnten diese nicht weiterverarbeitet werden, so dass eine solche Vorgehensweise verworfen worden ist.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Fassdeckel und einen Fassboden für Fässer oder Behälter zu schaffen, der ein ausgezeichnetes günstiges Crash-Verhalten und Deformationsverhalten aufweist, so dass auch mit diesen Produkten die Anforderungen an hohe Gefahrenklassen für solche Fässer und dergleichen eingehalten werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass der Fassdeckel aus einer einstückigen warmumgeformten Stahlblechplatine besteht, die vollständig oder nur in Teilbereichen gehärtet ist.
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Bei dieser Ausgestaltung des Fassdeckels besteht der Fassdeckel nicht wie bisher üblich, aus einem kaltumgeformten Stahlblechteil, sondern aus einem warmumgeformten Stahlblechteil, welches vollständig oder nur in Teilbereichen gehärtet ist.
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Auch bei einem Fassboden wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass der Fassboden aus einer einstückigen warmumgeformten Stahlblechplatine besteht, die vollständig oder nur in Teilbereichen gehärtet ist.
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Auch hierbei wird anstelle des bisher üblichen kaltumgeformten Stahlblechteiles ein warmumgeformtes Stahlblechteil verwendet, welches vollständig oder in Teilbereichen gehärtet ist. Durch eine solche Ausgestaltung ist es möglich, höhere Crash-Anforderungen zu erfüllen und somit die Anforderungen von höheren Gefahrenklassen zu erfüllen. Dabei wird die jeweilige Stahlblechplatine mit einer glatten Mittelfläche zur Verfügung gestellt, die also keine Sicken oder dergleichen aufweist. Dies ist deswegen Wesentlich, weil der Mittelteil des Fassbodens und insbesondere des Fassdeckels lackiert und mit Etiketten beklebt werden muss, die Sicherheitshinweise enthalten, wobei die Anwender hohen Wert auf glatte Flächen legen. Auch zum Befüllen der entsprechenden Fässer durch die Spundlöcher oder dergleichen im Fassdeckel ist es erforderlich, diese Flächen eben auszubilden, da ansonsten Probleme bei der Befüllung mittels Rüsseln oder dergleichen entstehen. Des Weiteren muss beim Befüllen ein Absaugen von Dämpfen möglich sein, wobei eine Absaugung um die Verschlüsse aufgesetzt werden soll.
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Eine besondere Ausgestaltung wird darin gesehen, dass die warmumgeformte Stahlblechplatine im Bereich des Falzrandes ungehärtet ist und eine geringere Festigkeit aufweist als im vom Falzrand umgebenen Mittelbereich, der gehärtet ist und eine höhere Festigkeit aufweist.
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Gemäß dieser Ausgestaltung ist der Fassboden oder der Fassdeckel in seinem Mittelbereich gehärtet, so dass eine hohe Festigkeit und Stabilität erreicht wird. Im Bereich des Falzrandes ist die warmumgeformte Stahlblechplatine ungehärtet, so dass nur die Festigkeit des Ausgangsmaterials vorliegt. Hierdurch ist es möglich, den Falzrand bestimmungsgemäß beim Aufsetzen auf das Fass umzufalzen und zu verformen, was bei durchgehend gehärteten Stahlblechplatinen nicht möglich wäre.
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Eine unter Umständen bevorzugte Ausbildung wird darin gesehen, dass die Stahlblechplatine aus einem Stahlmaterial besteht, das vor der Härtung eine Zugfestigkeit von etwa 300 bis 400 MPa und nach der Härtung eine um etwa 50 MPa höhere Zugfestigkeit aufweist.
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Gemäß diesem Vorschlag wird von einem Stahlmaterial mit relativ geringer Zugfestigkeit von etwa 300 MPa bis 400 MPa ausgegangen. Hierbei wird bei der Warmumformung und anschließenden Härtung zwar nur eine geringere höhere Zugfestigkeit von ca. 50 MPa erreicht, jedoch bedeutet dies schon einen erheblichen Vorteil gegenüber den bisherigen kaltumgeformten Fassböden oder Fassdeckeln. Bei Stahlqualitäten dieser Art handelt es sich beispielsweise um einen Stahl St 1203 oder auch DC 03.
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Bei den angegebenen Stählen wird eine höhere Festigkeit durch das Härten von ungefähr 50 MPa erreicht.
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Würde man an Stelle der üblichen Stahlqualitäten eine HX340LAD verwenden, der eine höhere Zugfestigkeit von etwa 400 Mpa bis 500 Mpa hat, wird bei der Warmumformung und anschließenden Härtung eine um etwa 100 Mpa höhere Festigkeit erreicht.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Stahlblechplatine aus einem hochfesten bis höchstfestem Material besteht, oder aus einem 22 MnB5 der nach Härtung eine Zugfestigkeit von bis zu 1800 MPa aufweist.
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Hierbei wird von härtbaren hochfesten Stahlmaterialien als Ausgangsmaterial ausgegangen, welches im Ausgangszustand beispielsweise eine Festigkeit von ca. 600 MPa aufweist. Durch die Warmumformung und anschließende Härtung wird ein Festigkeitszuwachs von ca. 1200 MPa erreicht. Solche Materialien sind in höchstem Maße für die angegebenen Anforderungen geeignet und bestimmt.
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Bei allen Materialien erfolgt die Warmumformung in der Weise, dass das Ausgangsmaterial zunächst auf eine Austenitisierungstemperatur erwärmt wird und anschließend in einem Warmumformwerkzeug umgeformt und vorzugsweise gleichzeitig partiell gehärtet wird.
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Zudem ist in an sich bekannter Weise vorgesehen, dass ein Mittelbereich der Stahlblechplatine, der vom Falzrand umfasst ist, gegenüber diesem zurückgesetzt ist.
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Ebenfalls in an sich bekannter Weise ist vorgesehen, dass ein Mittelbereich der Stahlblechplatine, der vom Falzrand umfasst ist, zu der Seite, die die Außenseite bildet, vorgewölbt ist oder nach innen eingewölbt ist.
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In Weiterbildung schlägt die Erfindung vor, dass der Fassdeckel mit Abstand vom umlaufenden Spannrand oder Falzrand gelochte Bereiche aufweist, in die Gewindesätze eingebracht und verfalzt sind und dass diese Bereiche ungehärtet sind.
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Bei den Fassdeckeln sind üblicherweise Lochungen vorgesehen, in die Gewindeeinsätze eingebracht werden und verfalzt werden können. Damit auch bei den erfindungsgemäß ausgebildeten Fassdeckeln eine solche Anordnung vorgesehen werden kann, ist die angegebene Ausbildung vorgesehen. Hierdurch wird erreicht, dass in den Bereichen, in denen die Gewindeeinsätze eingebracht werden und verfalzt werden sollen, ungehärtete Zonen vorliegen, die also relativ weich sind und eine Verfalzung zulassen, während der übrige Bereich des Fassdeckels entsprechend gehärtet ist und hohe Festigkeit aufweist.
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Auch kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Fassdeckel mit Abstand vom umlaufenden Spannrand oder Falzrand gelochte Bereiche aufweist, in die Gewindeeinsätze eingebracht sind, und das der Fassdeckel insgesamt oder mit Ausnahme des Falzrandes gehärtet ist oder partiell gehärtet ist, wobei mindestens die gelochten Bereiche umgebenden Bereiche gehärtet sind, und dass die eingebrachten Gewindeeinsätze einen zur Verfalzung bestimmten und geeigneten Kragen oder dergleichen Vorsprung aufweisen, mittels derer sie mit dem die gelochten Bereiche umgebenden Material verfalzt sind.
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Bei einer solchen Ausgestaltung kann der Fassdeckel komplett gehärtet sein, gegebenenfalls mit Ausnahme des umlaufenden Falzrandes. Die Gewindeeinsätze bestehen dann aus falzfähigem Material. Sie werden in die gelochten Bereiche eingesetzt und durch Verfalzung eines die gelochten Bereiche durchgreifenden Kragens der Gewindeeinsätze fest mit dem Fassdeckel verbunden, ohne dass das gehärtete Material des Fassdeckels an der Verfalzung teilnehmen muss. Um im Crashfall die Gewindeeinsätze zu schützen und eine gezielte Deformation des Fassdeckels zuzulassen, kann es auch vorteilhaft sein, dass nur die gelochten Bereiche von einer gehärteten Materialzone des Fassdeckels umgeben sind, so dass der sichere Sitz der Gewindeeinsätze gewährleistet ist.
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Je nach Crash-Verhalten und Anwendung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die gehärteten Teilbereiche im Mittelbereich sternförmig und/oder ringförmig und/oder sichelförmig ausgebildet sind.
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Durch die entsprechende Ausbildung kann das Deformationsverhalten gezielt eingestellt und beeinflusst werden.
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Solche Härtezonen können in einfacher Weise durch geeignete partielle Härtung erzeugt werden.
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Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass die Wandstärke der Stahlblechplatine gegenüber einer kaltumgeformten, ungehärteten Stahlblechplatine um mindestens 0,2 mm reduziert ist.
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Durch die angegebene Ausbildung ist es anders als bei herkömmlichen kaltumgeformten Fassdeckeln oder -böden möglich, relativ dünne Ausgangsmaterialien einzusetzen, was zu einer Gewichtsoptimierung führt und auch bezüglich der Kosten vorteilhaft ist. Dennoch wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine höhere Sicherheit bei mit erfindungsgemäß ausgestatteten Behältern oder Fässern mit Fassdeckel oder Fassboden erreicht.
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Es bleibt anzumerken, dass bei Fassdeckeln, die mittels Spannringverschluss an dem entsprechenden Fass befestigt werden, eine Härtung auch des Randbereiches möglich und sinnvoll ist, da eine Verformung des Randbereiches, wie dies beim Falzen notwendig ist, bei der Befestigung mittels Spannringes nicht erforderlich ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigt:
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1 einen erfindungsgemäßen Fassdeckel in Draufsicht;
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2 desgleichen im Mittelschnitt gesehen;
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3 eine Variante in der Ansicht gemäß 1;
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4 die Variante in der Ansicht gemäß 2 gesehen;
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5 eine weitere Variante in der Ansicht gemäß 1;
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6 diese Variante in der Schnittansicht gemäß 2 gesehen;
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7 einen Fassboden in Ansicht;
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8 diesen Fassboden im Mittelschnitt gesehen;
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9 einen Fassdeckel in der Ansicht gemäß 1 gesehen;
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10 desgleichen in der Ansicht gemäß 2 gesehen;
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11 eine Ausschnittsvergrößerung des Details B der 10;
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12 eine Alternative eines Fassbodens in Ansicht;
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13 den Fassboden im Mittelschnitt gesehen.
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In den 1 bis 6 sowie 9 bis 11 sind jeweils Fassdeckel unterschiedlicher Ausbildung gezeigt. Diese Fassdeckel bestehen aus einer kreisrunden Stahlblechplatine mit umlaufenden Spannrand oder Falzrand 1 zum Fixieren des Fassdeckels auf der Mündung eines Fasses oder Behälters mittels eines Spannringes oder zum Verfalzen des Fassdeckels mit der Mündung des Fasses oder Behälters.
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Erfindungsgemäß besteht der Fassdeckel aus einer einstückig warmumgeformten Stahlblechplatine 2, die vollständig oder nur in Teilbereichen gehärtet ist. In den Ausführungsbeispielen sind die gehärteten Bereiche 3 gestrichelt gezeichnet. Lediglich in 9 bis 11 ist der gehärtete Bereich 3 nicht gestrichelt gezeichnet. Hierbei ist die komplette Platine 2 gegebenenfalls mit Ausnahme des Falzrandes gehärtet.
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In 7 und 8 sowie 12 und 13 ist ein Fassboden gezeigt, der ebenfalls aus einer kreisrunden Stahlblechplatine mit umlaufendem Falzrand 1 besteht. Dabei ist der Fassboden aus einer einstückigen warmumgeformten Stahlblechplatine 2 gebildet, die vollständig oder nur in Teilbereichen gehärtet ist. Im Ausführungsbeispiel ist der gehärtete Bereich mit dem Bezugszeichen 3 angegeben.
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Bei allen Ausführungsformen ist der Bereich des Falzrandes 1 ungehärtet und weist eine geringere Festigkeit auf als im vom Falzrand 1 umgebenden Mittelbereich, der durch 3 gekennzeichnet ist. Dieser Mittelbereich ist gehärtet und weist eine höhere Festigkeit als das ungehärtete Basismaterial auf.
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Wie aus den Schnittdarstellungen der Ausführungsbeispiele ersichtlich, ist der Mittelbereich der Stahlblechplatine 2, der vom Falzrand 1 oder Spannrand umfasst ist, gegenüber diesem zurückversetzt. Zusätzlich kann dieser Bereich nach innen eingewölbt sein, wie in 9 bis 11 und 12 bis 13 gezeigt, oder aber er kann nach außen vorgewölbt sein, wie in 7 und 8 gezeigt ist.
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Bei den Ausführungsformen der Fassdeckel sind mit Abstand vom umlaufenden Spannrand oder Falzrand 1 gelochte Bereiche 4 beziehungsweise 5 vorgesehen. Der gelochte Bereich 4 dient später als Befüllöffnung, während der gelochte Bereich 5 als Entlüftungsöffnung dient. In diese Bereiche 4, 5 sind beim Endprodukt Gewindeeinsätze eingebracht, die mit dem Material verfalzt sind.
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Um die Verfalzung ausführen zu können, sind diese Bereiche ungehärtet, das heißt das Blechmaterial, welches die entsprechenden Lochungen umgibt, ist ungehärtet, damit später eine Verfalzung in angemessener und einfacher Weise durchgeführt werden kann.
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Alternativ sind auch oder nur um die Bereiche 4, 5 gehärtete Materialzonen ausgebildet. Die Gewindeeinsätze oder dergleichen weisen einen durch die Bereiche 4, 5 ragenden Kragen auf und bestehen aus falzfähigem Material, so dass die durchgesteckt und verfalzt werden können, ohne dass das gehärtete Material an der Falzung teilnimmt.
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Im Ausführungsbeispiel nach 1 und 5 sind die gehärteten Teilbereiche im Mittelbereich etwa sternförmig ausgebildet. In der Ausführungsform nach 3 sind die gehärteten Bereiche 3 durch zwei sichelförmige Ausbildungen gezeigt.
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Bei allen Ausführungsformen ist die Wandstärke der Platine gegenüber herkömmlichen Fassdeckeln oder -böden um mindestens 0,2 mm reduziert. Bevorzugt sind Materialdicken unter 1,0 mm bis 0,5 mm zu verwenden.
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Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.
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Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.
