DE102014111810B3

DE102014111810B3 - Behälterboden sowie Werkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102014111810B3
Application number: DE102014111810.3A
Authority: DE
Inventors: Frank Cronacher
Original assignee: WEW Westerwaelder Eisenwerk GmbH
Current assignee: WEW Westerwaelder Eisenwerk GmbH
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2014-08-19
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2034-08-20
Also published as: US10150611B2; EP3183189B1; US20170259990A1; WO2016026897A1; US20190062043A1; AU2015306180A1; EP3183189A1; PL3183189T3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Behälterboden (1) für einen Behälter (30), aufweisend: einen gewölbten Kalottenbereich (2) mit einem Wölbungsradius R, eine Anschlusskontur (5), die in einem ersten Konturabschnitt (6) einen ersten Krümmungs-radius (r1) und in einem zweiten Konturabschnitt (7) einen zweiten Krümmungsradius (r2) aufweist, wobei der erste Krümmungsradius (r1) größer ist als der zweite Krümmungsradius (r2) und zwischen Anschlusskontur (5) und Kalottenbereich (2) ein den Kalottenbereich (2) umgebender und der Anschlusskontur (5) folgender Krempenbereich (3) ausgebildet ist, der entlang dem ersten Konturabschnitt (6) verlaufend einen ersten Krempenabschnitt (10) mit einem ersten Krempenradius (r1k1) und einen zweiten Krempenabschnitt (12) mit einem zweiten Krempenradius (r1k2) aufweist. Weiter betrifft die Erfindung ein Werkzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Behälterbodens (1).

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Behälterboden sowie ein Werkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Tank- und Apparatebau sowie im Behälterbau sind unterschiedliche Behälterböden bekannt. Bei Behälterböden handelt es sich meist um gewölbte Blechelemente, die dazu dienen, die Enden eines in der Regel zylindrischen Behälters zu verschließen oder diesen in mehrere Kammern zu unterteilen.
Die Behälter selbst sind normalerweise zylindrisch gestaltet und weisen unterschiedliche Querschnitte auf (zum Beispiel kreisförmig, elliptisch, zweischalig, vierschalig, kofferförmig). Der Behältermantel wird dabei aus einem oder mehreren gekrümmten (in Walzverfahren hergestellten) Blechelementen gebildet und weist eine rohrförmige Gestalt mit entsprechender Querschnittsgeometrie auf. Die Enden eines solchen Mantelschusses sind mit entsprechenden Behälterböden verschlossen. Üblicherweise werden dazu die Behälterböden mit dem Mantelschuss verschweißt. Dazu weist der Behälterboden eine dem Mantelschuss entsprechende Anschlusskontur auf, so dass Mantel und Boden an ihren jeweiligen Anschlusskonturen zusammenstoßen und über eine fertigungs- und festigkeitstechnisch vorteilhafte Stumpfnaht miteinander verbunden werden können. Es gibt auch Anschlusskonfigurationen, bei denen der Behälterboden in den Mantelschuss eingeschoben bzw. auf diesen aufgesteckt wird und die Verbindung zwischen beiden Elementen über eine sogenannte Kehlnaht erfolgt. Neben zylindrisch gestalteten Behälterschüssen gibt es auch kegelstumpfförmige Ausführungen.
Die Behälterböden weisen in der Regel einen zylindrischen bzw. konischen Rand oder Bord auf, der über einen relativ eng gekrümmten (torisch gewölbten) Krempenbereich in eine flacher – meist sphärisch – gewölbten Kalottenbereich übergeht, der den überwiegenden Flächenanteil des eigentlichen Bodens bildet.
Bei Behältern mit kreisförmigem Querschnitt werden üblicherweise sogenannte torisphärische Böden verwendet, die eine Klöpperbodenform nach DIN 28011, eine Korbbogenbodenform nach DIN 28013 aufweisen oder als elliptischer Boden bzw. als normal-/flachgewölbter Boden ausgeführt sind.
Die Herstellung solcher Böden erfolgt meist in einem zweistufigen Verfahren, bei dem – ausgehend von einer ebenen Blechscheibe (Ronde oder Platine) – zunächst die sphärische Wölbung in einem Pressverfahren ausgebildet wird (Kümpeln) und anschließend der Krempenbereich und der sogenannte Bord in einem Drückverfahren (Bördeln) angeformt wird. Bei dünnwandigen Boden können diese auch vollständig in einem Pressverfahren (meist ein Tiefziehverfahren) hergestellt werden.
Besonders anspruchsvoll ist die Herstellung solcher gewölbter Böden für nicht-kreisförmige Tankquerschnitte. Solche Böden sind z. B. aus der DE 200 05 521 U bekannt. Zum einen kann man hier nicht auf die weitgehend mechanisierbaren Kümpel- und Bördelverfahren für kreiszylindrischen Böden zurückgreifen. Dabei ist insbesondere das Anbördeln, das Anformen des Krempenbereiches und des Bords schwierig. Zum anderen sind die üblichen Bodenformen, bei denen ein einheitlicher Wölbungsradius im Kalottenbereich in einen einheitlichen Krempenradius übergeht, für Press- und insbesondere für Tiefziehverfahren nur eingeschränkt geeignet, da es bei Formen für nicht-kreisförmigen Behälterquerschnitten unterschiedliche und asymmetrische Krümmungsverläufe gibt, die gemeinsam mit den herstellbedingten Festigkeitsasymmetrien eines üblicherweise gewalzten Bleches zu Verformungsanomalien führen können. Dazu können Falten, Beulen sowie ungewollte Ausdünnungen bzw. Verdickungen im Ausgangsmaterial gehören, die beim Umformprozesss entstehen. Daher werden solche Böden in aufwändigen manuellen Formverfahren hergestellt oder werden aus vorgefertigten Teilelementen zusammengefügt. Ein aus Teilelementen zusammengesetzter Endbodenbereich für einen Transportbehälter ist z. B. aus der EP 0 399 099 A bekannt.
Daher ist es aus Qualitäts- und Rationalisierungsgründen wünschenswert, solche Böden – beispielsweise für elliptische, kofferförmige oder andere asymmetrische Querschnitte – mit unterschiedlichen Konturkrümmungen in einem definierten Werkzeug mit reproduzierbarer Geometrie herzustellen, um die passgenaue Verbindung zu ebenso hergestellten Mantelschüssen ohne aufwändige Nacharbeiten sicherstellen zu können. Insbesondere besteht ein Bedarf für solche, insbesondere tiefgezogene, Behälterböden, die eine Wandstärke von mehr als 2 mm aufweisen und für Behälterquerschnitte geeignet sind, deren Durchmesser in der Größenordnung von über 500 mm in einer Achsrichtung und über 1000 mm in einer anderen Achsrichtung liegen und die bei einem engen Krempenradius von etwa 50 bis 75 mm eine Wölbungstiefe von mehr als 250 mm aufweisen.
Solche Behälterböden sind mit einfachen Tiefziehverfahren (einstufig) gar nicht oder nur mit den oben genannten Qualitätsmängeln herstellbar. Mehrstufige Tiefziehverfahren, bei denen in mehreren unterschiedlichen Werkzeugen und mehreren Verfahrensschritten die gewünschte Geometrie schrittweise ausgeformt wird, sind zwar möglicherweise geeignet, aber nur für Großserienstückzahlen (mehrere Tausend) wirtschaftlich sinnvoll.
Es besteht daher die Aufgabe, einen unrunden Behälterboden bereitzustellen, der auch bei relativ hoher Wandstärke und in vergleichsweise großen Abmessungen in einem einstufigen Tiefziehverfahren herstellbar ist und dessen Endgeometrie wiederholgenau und toleranzarm in einem dazu geeigneten Verfahren und einem und mit einem geeigneten Werkzeug herstellbar ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe löst ein Behälterboden gemäß Anspruch 1, ein Tiefziehwerkzeug gemäß Anspruch 10 bzw. das Verfahren gemäß Anspruch 11.
Der erfindungsgemäße Behälterboden weist einen gewölbten Kalottenbereich mit einem Wölbungsradius R auf, eine Anschlusskontur, die in einem ersten Konturabschnitt einen ersten Krümmungsradius und in einem zweiten Konturabschnitt einen zweiten Krümmungsradius aufweist, wobei der erste Krümmungsradius größer ist als der zweite Krümmungsradius und zwischen Umfangskontur und Kalottenbereich ein den Kalottenbereich umgebender und der Anschlusskontur folgender Krempenbereich ausgebildet ist, welcher einen ersten Krempenabschnitt mit einem ersten Krempenradius und einen zweiten Krempenabschnitt mit einem zweiten Krempenradius aufweist, wobei der erste Krempenradius größer ist als der zweite Krempenradius.
Die Variation des Krempenradius in einem einzigen Konturabschnitt mit flacherer Krümmung (größerer Krümmungsradius) optimiert die Verformungsverhältnisse für ein Tiefziehverfahren in diesem Bereich. Der Materialfluss wird so verbessert, dass ein weitgehend faltenfreier Übergang aller verformten Flächen ineinander realisierbar ist, und zwar in einem einzigen Tiefziehvorgang, bei dem eine entsprechende Platine (Ronde) mit Hilfe eines Tiefziehwerkzeugs, das einen Stempel, einen Ziehrahmen und einen Niederhalter und ggf. eine Gegenform aufweist. Dabei entspricht die Stempelgeometrie der Behälterbodengeometrie.
In diesem Zusammenhang bezeichnet der Begriff „Tiefziehen” sowohl das eigentliche Tiefziehen, bei dem die Blechdicke über dem Ziehteil in etwa konstant bleibt, also die Oberfläche der Platine gleich der Oberfläche des Ziehteils (Behälterboden) ist, als auch das sogenannte Streckziehen, bei dem die Formgebung des Ziehteils durch eine (teilweise) Oberflächenvergrößerung zu Lasten der Blechdicke erfolgt.
Die erfindungsgemäße Formgebung erlaubt auch eine verbesserte Druckfestigkeit (innerer Überdruck, der auf den konkaven Wandbereich des Behälterbodens wirkt), der die Verwendbarkeit eines solchen Behälterbodens für einen Druckbehälter steigert. Damit kann bei gleicher Stabilität die Mindestwanddicke und damit das Gewicht und der Preis (Werkstoffkosten) des Bodens reduziert werden. Darüber hinaus sind die Spannungsübergänge in dem flach gekrümmten, zylindrischen Mantelbereich glatter zu gestalten.
Weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der beigefügten Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Behälterbodens,
2 eine Schnittdarstellung des Behälterbodens aus 1,
3 eine perspektivische Ansicht eines zweites Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Behälterbodens,
4 eine Schnittdarstellung des in 3 dargestellten Behälterbodens,
5 einen stehenden Behälter mit einem erfindungsgemäßen Behälterboden,
6 eine Tankcontaineranordnung mit einem liegend angeordneten Behälter mit einem erfindungsgemäßen Behälterboden,
7 eine perspektivische Ansicht eines nach dem Tiefziehprozess entstandenen Rohteils für einen Behälterboden entsprechend den 1–4, und
8 einen schematischen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Behälterbodens.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 ist eine Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Vor einer detaillierten Beschreibung folgen zunächst allgemeine Erläuterungen zu den Ausführungsformen.
Der Begriff „gewölbt” wird im Zusammenhang mit dieser Anmeldung so verwendet, dass es sich um eine mehrachsig gekrümmte Fläche handelt, wie bei einer Kugelform. Während der Begriff „gekrümmt” eine einachsige Flächenkrümmung bezeichnet, wie bei einer Zylinderform.
Weiter gilt folgende Besonderheit im Hinblick auf den Krempenbereich eines Bodens, der zwar gemäß der oben angegebenen Definition gewölbt ist, die Krempenfläche aber (ggf. unterschiedliche) Krümmungen aufweist. Zum einen die Krümmung, die durch den sogenannten Krempenradius oder die Krempenkrümmung angegeben wird. Dieser Krempenradius liegt in einer Schnittebene, die normal zur Krempen- bzw. Bodenfläche verläuft und die Krümmung des Krempenbereiches in dieser Ebene angibt. Bei einem kreisrunden Krempenbereich beschreibt die Krempenfläche einen Torus bzw. eine Teilfläche eines Torus (Hüllfläche, die eine Kreiskontur bildet, wenn sie entlang eines durch ihren Mittelpunkt verlaufenden Ringes verschoben wird). Ist dieser den Torus definierende Kurve nicht kreisförmig, sondern weist seinerseits unterschiedlich gekrümmte Bereiche auf – wie dies bei nicht kreisförmigen Behälter- oder Bodenquerschnitten der Fall ist –, so ist der entsprechend durch den Krempenradius erzeugte Körper zum einen mit der einen, dem Krempenradius entsprechenden Krümmung versehen und zum anderen entsprechend der Krümmung der Erzeugenden gekrümmt.
Es gibt Ausführungen, bei denen der erste (schwächer gekrümmte Krempenabschnitt) zwischen zwei stärker gekrümmten Krempenabschnitten angeordnet ist, und zwar derart, dass sich der Krempenradius nicht sprunghaft ändert, sondern zwischen dem ersten Krempenabschnitt und dem zweiten Krempenabschnitt jeweils ein Übergangsabschnitt ausgebildet ist, in dem der erste Krempenradius in den zweiten Krempenradius übergeht. Diese Maßnahme trägt weiter dazu bei, dass drucktechnisch und fertigungstechnisch optimierte Bodenstrukturen ausgebildet werden können.
In einer anderen Ausführung ist entlang dem zweiten (stärker gekrümmten) Konturabschnitt ein dritter Krempenabschnitt vorgesehen, der einen dritten Krempenradius aufweist. Dabei gibt es Ausführungen, in denen dieser dritte Krempenradius gleich dem zweiten Krempenradius ausgebildet ist. In anderen Ausführungen kann der dritte Krempenradius auch kleiner als der zweite Krempenradius ausgebildet sein. Es gibt auch weiter Ausführungen, bei denen jeweils zwischen einem dritten Krempenabschnitt und einem angrenzenden zweiten Krempenabschnitt ebenfalls Übergangsabschnitte ausgebildet sind, so dass auch hier unterschiedlich gekrümmte Krempenflächen glatt ineinander übergehen.
Bei Behältern, die beispielsweise zur Lagerung und zum Transport von Flüssigkeiten genutzt werden, ist es oft erforderlich, dass im Sohlenbereich des Behälters ein Anschluss vorgesehen werden soll, über den eine restlose Entleerung des Behälters möglich ist. Bei liegenden Behältern muss so ein zur Restlos-Entleerung geeigneter Anschluss tangential in die Sohle des zylindrischen Mantels einmünden. Um dort einen entsprechenden Rohranschluss vorzusehen, nämlich im Krempenbereich des Behälterbodens, ist dort ein relativ großer Ausschnitt vorzusehen, dessen Kontur durch die Verschneidungslinie eines dort tangential in den Behälter mündenden Rohres ausgebildet wird. Diese Verschneidungskontur ist relativ komplex, und kann druck- und fertigungstechnisch problematisch sein. Darüber hinaus ist zum Anschluss eine relativ lange Schweißnaht erforderlich, mit dem ein entsprechender Rohrstutzen in den Behälterboden einzuschweißen ist.
Daher gibt es Ausführungen, bei welchen im ersten, zweiten und/oder dritten Krempenabschnitt – je nach Lage des Behälters – ein Anschlussbereich ausgeformt ist, der eine Anschlusskontur aufweist, die einen Kreiszylinderabschnitt beschreibt, insbesondere einen schrägen Kreiszylinderabschnitt. So ein Anschlussbereich kann im entsprechenden Tiefziehverfahren durch eine entsprechende Ausbildung am Presswerkzeug ausgebildet werden. Ein dort anzuschließendes Anschlussrohr braucht ebenfalls nur schräg abgeschnitten werden, ohne eine komplexe Schnittkontur aufweisen zu müssen, die bei direktem Anschluss an die Behälterkrempe erforderlich wäre.
Dabei kann der Anschlussbereich so ausgeformt werden, dass er sowohl für einen liegenden (mit horizontal verlaufender Längsachse) als auch für einen stehenden Behälter (mit vertikal verlaufender Längsachse) geeignet ist. Der Anschlussbereich ist dann so auszuformen, dass er zum einen tangential von der Anschlusskontur ausgehend – gegebenenfalls mit entsprechenden Ausrundungen – in den Kragen oder Bord des Behälterbodens mündet (liegende Anordnung des Behälters) und/oder tangential in den tiefsten Punkt des Kalottenbereichs des Behälterbodens mündet (bei stehender Anordnung des Behälters). Falls ein Anschluss vorzusehen ist, braucht der Anschlussbereich nur im Bereich der Anschlusskontur und dieser folgend ausgeschnitten werden. Dort kann dann ein entsprechendes schräg abgeschnittenes Rohr angeschlossen werden.
Es gibt Ausführungen, bei welchen der erste Krempenradius das 1,5- bis 3-fache des zweiten Krempenradius beträgt, in anderen Ausführungen beträgt er das 1,8- bis 2,5-fache, und es gibt auch Ausführungen, bei denen er das 2-fache des zweiten Krempenradius beträgt. Diese Verhältnisse haben sich hinsichtlich der Fertigung und der drucktechnischen Auslegung von solchen Behälterböden bewährt. Sie erlauben eine fertigungstechnisch günstige Gestaltung und/oder eine drucktechnisch günstige Gestaltung oder aber auch eine vorteilhafte Gestaltung hinsichtlich der strukturellen Festigkeit des Behälters im Krempenbereich, der dort gegebenenfalls über Zwischenelemente mit Tragstrukturen verbunden werden kann.
Bei anderen Ausführungen besteht folgender Zusammenhang zwischen dem Wölbungsradius und dem ersten Krümmungsradius. Diese stehen in einem Verhältnis von 2,6 zu 1 bis 1:1 zueinander. In anderen Fällen ist ein Bereich von 1,5:1 bis 1:1 vorgesehen und es gibt auch Ausführungen, bei denen ein Verhältnis von 1,2:1 bis 1:1 vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme lassen sich unterschiedlich flache (z. B. ovale, zweischalige, oder kofferförmige) Behälter und verschiedenste Behältergeometrien realisieren, die entweder hinsichtlich des verfügbaren Raumvolumens oder der Druckfestigkeit optimiert sind.
Dabei gibt es Ausführungen, bei welchen der erste Krempenradius und der Wölbungsradius in einem Verhältnis von 1:10 bis 1:50 stehen, in anderen Ausführungen ist ein Bereich von 1:20 bis 1:30 vorgesehen und in anderen Ausführungen besteht ein Verhältnis von 1:25. Auch hier können die Verhältnisse zwischen Wölbungsradius (der Kalotte) und Krempenradius hinsichtlich unterschiedlicher drucktechnischer Anforderungen oder hinsichtlich der Volumenoptimierung (in der Regel engere Krümmungsradien/Krempenradien) ausgebildet sein.
Es gibt Ausführungen, bei denen die Form- oder Wölbungstiefe T (entspricht der „Bodenhöhe” von der Anschlusskontur bis zum Kalottenscheitelpunkt) das 3 bis 5-fache des zweiten Krempenradius beträgt, insbesondere das 3,5 bis 4-fache und speziell das 3,75-fache.
Es gibt Ausführungen, bei welchen zwischen der Anschlusskontur (zum Behältermantel) und dem Krempenbereich ein kegelstumpfförmiger und/oder zylindrischer Bordbereich ausgebildet ist. Bei Ausbildung eines kegelstumpfförmigen Bordbereichs kann der Anschlussdurchmesser (bzw. die Anschlussdurchmesserverhältnisse) variiert werden, in dem ein entsprechend gefertigter Rohboden in unterschiedlicher Höhe (unterschiedliche Bordhöhe) abgeschnitten wird, so dass der verbleibende Bordbereich unterschiedlich lang/hoch ausgebildet ist. Bei einem kurzen Bordbereich ist der Durchmesser entsprechend kleiner, bei einem langen Bordbereich entsprechend größer.
Es gibt auch Ausführungen, bei welchen in Umfangsrichtung gesehen abschnittsweise ein zylindrischer Bordbereich und ein kegelstumpfförmiger Bordbereich vorgesehen ist. So eine Ausführung kann fertigungstechnisch Vorteile bieten, da die Verformungseigenschaften insbesondere in den stark umgeformten Randbereichen so verbessert werden können.
Erfindungsgemäße Behälterböden sind aus einem duktilen, verformungsfähigen Metallwerkstoff, insbesondere aus einem üblichen Edelstahlwerkstoff (z. B. in den Qualitäten 1.4301, 1.4404; 1.4571) ausgebildet.
Bei kofferförmigen, ovalen oder etwa elliptischen Behälterquerschnitten beträgt das Durchmesserverhältnis (großer zu kleiner Durchmesser; Breite zu Höhe bei liegendem Behälter; Breite zu Tiefe bei stehendem Behälter) 2:1 bis 3,5:1, insbesondere 3:1.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Tiefziehwerkzeug, insbesondere ein Stempel, zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Behälterbodens.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Behälterbodens, das die Schritte aufweist: Bereitstellen einer Blechronde (Platine), Verformen der Blechronde mittels eines Tiefziehwerkzeugs zu einem Tiefziehzwischenprodukt und Beschneiden eines Tiefziehzwischenproduktes entlang einer Umfangskontur, wobei die Umfangskontur durch mehrere nacheinander durchzuführende Konturschnitte ausgebildet wird. Dieses Verfahren trägt dazu bei, die gewünschte Anschlusskontur bzw. Umfangskontur des Behälterbodens wiederholgenau und toleranzarm auszuführen. Optional kann das Verfahren auch das Ausbilden einer Anschlussöffnung im Tiefziehzwischenprodukt bzw. im Behälterboden mitumfassen.
Zurückkommend zu 1 und 2, zeigen diese ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Behälterbodens 1, der einen gewölbten Kalottenbereich 2 mit einem Wölbungsradius R aufweist. Der Kalottenbereich 2 geht über einen Krempenbereich 3 in einen Bordbereich 4 über, der in einer Anschlusskontur 5 endet, die dem Behälterquerschnitt entspricht.
Die Anschlusskontur 5 weist im Scheitel- und Bodenbereich einen flach gekrümmten ersten Konturabschnitt 6 mit einem ersten Krümmungsradius r₁ auf. Die beiden ersten Konturabschnitte 6 sind über zweite, stärker gekrümmte Konturabschnitte 7 in den Flankenbereichen, die einen Krümmungsradius r₂ aufweisen, miteinander verbunden, wobei die Anschlusskontur 5 glatt über die ersten und zweiten Konturabschnitte 6 und 7 verläuft.
Der den Kalottenbereich 2 umgebende Krempenbereich 3 schließt mit seinem kalottenseitigen Rand 8 an den Kalottenbereich 2 an und grenzt mit seinem anschlussseitigen Rand 9 an den Bordbereich 4, der optional zwischen Krempenbereich 3 und der Anschlusskontur 5 ausgebildet ist. In einer Ausführungsform, bei der kein Bordbereich 4 vorgesehen ist, bildet der anschlussseitige Rand 9 auch die Anschlusskontur 6.
Der Krempenbereich 3 weist im Bereich der ersten Konturabschnitte 6 einen ersten Krempenabschnitt 10 mit einem Krempenradius r_1k1 auf. Dieser erste Krempenabschnitt 10 geht über einen optionalen Übergangsabschnitt 11 in einen zweiten Krempenabschnitt 12 über, der einen zweiten Krempenradius r_1k2 aufweist. Der zweite Krempenabschnitt 12 grenzt an einen dritten Krempenabschnitt 13, der im Bereich des zweiten Konturabschnitts 7 verläuft, und einen dritten Krempenradius r_2k3 aufweist.
Der zwischen dem Krempenbereich 3 und der Anschlusskontur 5 verlaufende optionale Bordbereich 4 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel einen kegelstumpfförmigen (frustokonischen) Bordbereich 14 und einen sich daran anschließenden zylindrischen Bordbereich 15, der in der Anschlusskontur 5 endet.
In anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist entweder nur ein kegelstumpfförmiger Bordbereich 14 vorgesehen oder es grenzt unmittelbar an den Krempenbereich 3 ein zylindrischer Bordbereich 15 an. Es gibt auch Ausführungen, bei denen beispielsweise im Bereich des ersten Konturabschnitts 6 ein kegelstumpfförmiger Bordbereich 14 vorgesehen ist, der im Bereich des zweiten Konturabschnitts in einen zylindrischen Bordbereich 15 übergeht oder umgekehrt.
Im Kalottenbereich 2 des Behälterbodens 1 sind Vertiefungen 16 eingeprägt, die zur Handhabung des Behälters bzw. des Behälterbodens 1 während der Fertigung vorgesehen sind. Dort können in definierter Lage Anschlussstücke (zum Beispiel Anschlussbolzen, Gewindebolzen etc.) vorgesehen werden, über die der Behälterboden 1 in definierter Lage in einer Handhabungsvorrichtung fixiert werden kann.
Im Sohlenbereich ist ein Anschlussbereich 17 ausgebildet, der einen Anschlussrand 18 aufweist, dessen Kontur einen ebenen Kreiszylinderabschnitt beschreibt und zum Anschluss eines schräg abgeschnittenen Anschlussrohres 19 (gestrichelt angedeutet) dient, dass entlang dem Anschlussrand 18 verschweißbar ist. Der Anschlussbereich 17 ist so ausgebildet, dass die Anschlusssohle 20 in gleicher Ebene mit der Sohle des zylindrischen Bordbereichs 15 bzw. des an die Anschlusskontur 5 angrenzenden zylindrischen Behälterschusses 31 (siehe 5) verläuft. Damit ist eine Restlosentleerung des gesamten Behälters 30 zu realisieren. Zum Anschließen des Anschlussrohres 19 wird die innerhalb des Anschlussrandes 18 angeordnete Blechronde ausgeschnitten und das Anschlussrohr 19 am Anschlussrand 18 angeschweißt. Soll kein Anschlussrohr 19 vorgesehen werden, bleibt der Anschlussbereich verschlossen.
3 und 4 zeigen einen Anschlussbereich 17', der sowohl für einen stehenden (siehe 6) als auch für eine liegende Anordnung (vgl. 7) eines Behälters bzw. des Behälterbodens 1 geeignet ist. Hier ist der Anschlussbereich 17' so ausgeformt, dass er eine Anschlusssohle 20 aufweist, die in einer Linie mit der Behältersohle verläuft, und eine Anschlusssohle 20', die tangential in den Tiefpunkt T des Kalottenbereiches 2 einläuft. Der Anschlussbereich 17' endet auch hier in einem Anschlussrand 18, dessen Kontur einem geraden Zylinderabschnitt entspricht. Damit kann an diesem Anschlussbereich 17' ein Entnahmerohr entlang der Rohrachse 21 angeschlossen werden (liegender Behälter, ähnlicher Verlauf wie in 2) oder alternativ entlang einer Rohrachse 22 (stehender Behälter wie in 6 dargestellt, bei dem der tiefste Behälterpunkt im Tiefpunkt T des Kalottenbereiches 2 angeordnet ist). Die Anschlussbereiche 17, 17' sind jeweils optional im Behälterboden 1 ausgebildet.

Folgende Tabelle gibt typische Maße für einen erfindungsgemäßen Boden 1 mit ovalem Querschnitt an:

Wölbungsradius R:	4000 mm
erster Krümmungsradius r₁:	4000 mm
zweiter Krümmungsradius r₂:	260 mm
erster Krempenradius r_1k1:	160 mm
zweiter Krempenradius r_1k2:	80 mm
dritter Krempenradius r_2k3:	80 mm
Verformungstiefe T:	~300 mm
langer Durchmesser D₁:	2100 mm
kurzer Durchmesser D₂:	700 mm
Wanddicke s:	~2 bis 4 mm

5 zeigt einen zylindrischen Behälter 30, der einen der Anschlusskontur 5 entsprechenden zylindrischen Mantelschuss 31 aufweist dessen oberes und unteres Ende jeweils mit einem Behälterboden 1 verschlossen sind. Dabei sind die beiden Anschlusskonturen des Behälters jeweils mit der Anschlusskontur 5 der Behälterböden 1 mittels einer Stoßnaht verschweißt. In anderen Ausführungen kann der Behälterboden in den Behälterschuss 31 eingeschoben bzw. auf diesen aufgesteckt werden. Die Verbindung erfolgt dann über ein oder zwei sogenannte Kehlnähte. 5 zeigt einen stehenden Behälter, dessen Längsachse 32 vertikal verläuft. Zur Stabilisierung weist der Behälter zwei Verstärkungsringe 33 auf, die den Behälterschuss 31 umgeben und mit diesem verschweißt sind. Der untere Behälterboden 1 ist mit einem Ringsockel 34 verbunden, der als Standfuß dient.
6 zeigt eine liegende Behälteranordnung, bei welcher ebenfalls ein Behälter 30 vorgesehen ist, dessen Längsachse 32 hier jedoch horizontal verläuft. Der Behälter ist an seinen Enden über Ringsockel 34 mit einer Rahmenstruktur 35 verbunden. Rahmenstruktur 35 und Behälter 30 bilden eine Tankcontainereinheit, die zum Transport und zur Lagerung von Flüssigkeiten geeignet ist.
7 zeigt ein Tiefziehzwischenprodukt 36, welches bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Behälterbodens 1 entsteht. Ausgehend von einer ebenen Blechplatine (Ronde) wird diese mittels eines Stempels, welcher der Innenform des Behälterbodens 1 entspricht, verformt. Dabei wird der Rand 37 der Platine mittels eines Niederhalters auf einem Tiefziehrahmen fixiert und die Behälterbodenform durch Eindrücken des Stempels in die Platine ausgeformt. Zur Herstellung des endgültigen Behälterbodens 1 wird dann der verbleibende Rand 37 am Tiefziehzwischenprodukt 36 in einem oder mehreren Schneidprozessen entlang der Schnittlinien 38 entfernt, so dass schließlich die Anschlusskontur 5 am Behälterboden 1 ausgebildet ist. Alternativ zu der in Verbindung mit den 2 und 4 beschriebenen Anschlussbereichen, die im Behälterboden 1 ausgeformt sind, können bei der Herstellung auch Konturschnitte 39, 40 vorgesehen werden, die beispielsweise zum Anschluss eines Rohres oder einer Armatur vorgesehen werden.
Das in 8 dargestellte Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Behälterbodens 1 läuft grundsätzlich in folgenden Schritten ab:

• Bereitstellen einer Blechplatine,
• Verformen der Blechplatine mittels eines Tiefziehwerkzeugs zu einem Tiefziehzwischenprodukt 36, welches eine Behälterbodengeometrie aufweist,
• Beschneiden des Tiefziehzwischenproduktes entlang einer Umfangskontur 38

Optional kann der Schritt vorgesehen werden, dass eine Anschlussöffnung 39, 40 am Tiefziehzwischenprodukt 36 vorgesehen wird. Das Ausprägen der Vertiefungen 16 bzw. der Anschlussbereiche 17/17' kann entweder im eigentlichen Tiefziehprozess beim Ausformen des Behälterbodens 1 bzw. des Tiefziehzwischenproduktes 36 erfolgen oder in einem zweiten Schritt, in dem das Tiefziehzwischenprodukt 36 mit einem weiteren Prägewerkzeug entsprechend verarbeitet wird.

Claims

Behälterboden (1) für einen Behälter (30), aufweisend: einen gewölbten Kalottenbereich (2) mit einem Wölbungsradius R, eine Anschlusskontur (5), die in einem ersten Konturabschnitt (6) einen ersten Krümmungsradius (r₁) und in einem zweiten Konturabschnitt (7) einen zweiten Krümmungsradius (r₂) aufweist, wobei der erste Krümmungsradius (r₁) größer ist als der zweite Krümmungsradius (r₂) und zwischen Anschlusskontur (5) und Kalottenbereich (2) ein den Kalottenbereich (2) umgebender und der Anschlusskontur (5) folgender Krempenbereich (3) ausgebildet ist, der entlang dem ersten Konturabschnitt (6) verlaufend einen ersten Krempenabschnitt (10) mit einem ersten Krempenradius (r_1k1) und einen zweiten Krempenabschnitt (12) mit einem zweiten Krempenradius (r_1k2) aufweist.
Behälterboden (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Krempenabschnitt (10) zwischen zwei zweiten Krempenabschnitten (12) angeordnet ist und zwischen dem ersten und den zweiten Krempenabschnitten (10; 12) jeweils ein Übergangsabschnitt (11) ausgebildet ist, in denen der erste Krempenradius (r_1k1) in den zweiten Krempenradius (r_1k2) übergeht.
Behälterboden (1) nach Anspruch 2 wobei im ersten Krempenabschnitt (10), im zweiten Krempenabschnitt (12) und im Übergangsabschnitt (11) Krempenflächen ausgebildet sind, die glatt ineinander übergehen.
Behälterboden (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei entlang dem zweiten Konturabschnitt (7) ein dritter Krempenabschnitt (13) mit einem dritten Krempenradius (r_2k3) ausgebildet ist.
Behälterboden (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem im ersten, zweiten und/oder dritten Krempenabschnitt (10; 12; 13) ein Anschlussbereich (17; 17') ausgeformt ist, der einen Anschlussrand (18) aufweist, der einen Kreiszylinderabschnitt beschreibt.
Behälterboden (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der erste Krempenradius (r₁) das anderthalb bis dreifache, vorzugsweise das 1,8 bis 2,5fache und insbesondere das doppelte des zweiten Krempenradius (r₂) beträgt.
Behälterboden (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Wölbungsradius (R) und der erste Krümmungsradius (r₁) in einem Verhältnis von 2,6:1 bis 1:1, vorzugsweise von 1,5:1 bis 1:1 und insbesondere von 1,2:1 bis 1:1 zueinander stehen.
Behälterboden (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der erste Krempenradius (r_1k1) und der Wölbungsradius (R) in einem Verhältnis von 1:10 bis 1:50, vorzugsweise von 1:20 bis 1:30 und insbesondere von 1:25 zueinander stehen.
Behälterboden (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zwischen Anschlusskontur (5) und Krempenbereich (3) ein frustokonischer und/oder zylindrischer Bordbereich (14; 15) ausgebildet ist.
Tiefziehwerkzeug zur Herstellung eines Behälterbodens (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Verfahren zur Herstellung eines Behälterbodens (1) mit: – Bereitstellen einer Blechronde – Verformen der Blechronde mittels eines Tiefziehwerkzeugs nach Anspruch 10 zu einem Tiefziehzwischenprodukt (36) – Beschneiden eines Tiefziehzwischenproduktes (36) entlang einer Schnittlinie (38).
Verfahren nach Anspruch 11, aufweisend – Ausbilden einer Anschlussöffnung (39, 40) im Tiefziehzwischenprodukt (36) und oder – Ausformen eines Anschlussbereichs (17; 17'), der einen Anschlussrand (18) aufweist, der einen Kreiszylinderabschnitt beschreibt.