DE1475866A1

DE1475866A1 - Nachgiebiges Wandelement und Anwendung desselben,insbesondere zur Herstellung von Behaeltern

Info

Publication number: DE1475866A1
Application number: DE19651475866
Authority: DE
Inventors: Jean Alleaume
Original assignee: Technigaz
Current assignee: Technigaz
Priority date: 1963-06-27
Filing date: 1965-08-06
Publication date: 1969-07-10
Also published as: US3510278A; JPS4822932B1; FR1459749A; GB1073281A; FR87984E; GB1138951A; US3302359A; DE1450432A1; DE1475866B2; NL149275B; US3299598A; DE1475873A1; GB1117770A; DE1475866C3; NL150899B; NL6600043A; DE1475873B2; NO126582B; FR87111E; NL141633B

Description

Nachgiebiges Wandelement und Anwendung desselben insbesondere von Darstellung von Behältern, nach Patentanmeldung T 26 166 X/37b

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wandelement insbesondere zur ; Herstellung von Behältern nach der Patentanmeldung T 26 166 X/37b. G-emäß der Hauptanmeldung wird ein gewelltes Plattenelement oder dgl. aus einer Werkstoffolie, einem Metallblech oder dgl. hergestellt· Es kommt zur Bildung von nachgiebigen oder elastischen Behälterwandungen zur Anwendung. Die Wellungen mit zylindrischen oder prismatischen Querschnitt schneiden sich, verlaufen* paral-IeI und stehen vorzugsweise senkrecht zueinander.· Eine dritte WL-lung befindet sich in der Kreuzung zwischen den beiden Wellungen, oo die sich quer durch den Wellenberg erstreckt. Diese beiden senkrecht zueinanderliegenden Wellungen bilden vorzugsweise ein gleich· mäßiges Netz und grenzen untereinander vielkantige rechteckige Ebenen ab, Die einzelnen Wellungen sind vorzugsweise unterein-

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ander identisch. Alle Wellungen sind vorzugsweise geradlinig, während die Wellungen in der Kreuzung konkave Ausgestaltung haben und im wesentlichen zu einem der beiden geradlinigen Wellungen parallel verlaufen.

Es liegt im Sinne der vorliegenden Erfindung,verschiedene Gestaltungen der Vorrichtung zu verwirklichen, in welcher die eine Art der Wellungen konvex oder reliefartig auf einer Seite des Plattenelements ausgestaltet ist, während jede WeIl- ^ ung der anderen Art konvex oder quer auf besagten gleichen Seite liegt. Das Plattenelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist daduroh gekennzeichnet, daß die vieleckige oder prismatische Oberfläche dieser Wellung vorzugsweise symmetrisch ist in Bezug auf eine längsebene parallel zur genannten Wellung und senkrecht zur Grundfläche der Folie oder des Blechs, welches das Element bildet und daß jede Wellung der anderen Art durch eine eiiELge Welle in der geometrisch ähnlichen Kreuzung gebildet ist und übereinanderliegend mit der anderen Art der Kreuzung angeordnet ist unter Bildung einer, einer prismatischen Vertiefung in der einen Art der Wellung, wobei jede der gegenüberliegenden Kanten die Vertiefung der Welle der anderen Art überkreuzt und an jeder Seite die Flächen der beiderseitigen Vertsiefungen mit den Flächen der Wellungen der anderen Art verbindet, wobei eine konvexe prismatische Seitenwandung von der gleichen geometrischen Art ent-

Q steht, welche die Flächen der genannten Vertiefung bis zur WeIl-

co ung der zweiten Art Bildet, und zwar durch ein entsprechendes to

Profil.
^. ·■

cn Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung paßt

sich jede prismatische und Konvexe Seitenfläche einerseits an die Vertiefung durch vorspringende Flächenwinkel und anderer-

Akt ei 65/8/120 - Sch/W ^$eltt

seits an die Seitenfläche der Wallung der einen Art sowie an die Flächen der Wellung der anderen Art, durch vorspringende · Flächenwinkel.

Gemäß der Hauptanmeldung haben die Wellungen mindestens eine Art an jedem Scheitel derW-llvngen der anderen Art

an
und/Jeder Kreuzungsseite eine Vertiefung in der quer konkav im

Wellenberg verlaufenden Biegung.

.Es liegt auch im Sinne der Erfindung, die im

Hauptanspruch gegebene Lehre zum technischen Handeln zu veralgemeinen. Das Plattenelement weist mehrere Arten der vorgenannten Wellungen auf, die untereinander identisch und im gleichmäßigen Rechtecken um jeden Scheitelpunkt im Abstand voneinander gleichmäßig verteilt sind. Jedes Element läßt eine symmetrische Fläche längs und senkrecht zur Grundfläche der Folie und des Blechs zu. Während die Wellungen jeder Art in jeder Kreuzung die quer konkav in ihren Wellungen gebogenen Vertiefung aufweisen und symmetrisch in Bezug auf die Normalachse zur Anfangsebene angeordnet sind, sowie sich durch die Mitte der Kreuzung Verstrecken. Die Ausgestaltungen der Kreuzung in diesem Wellensystem, das nur von zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Wellenarten in beliebiger Anzahl gebildet wird, weisen mehr als zwei im spitzen Winkel sich schneidenden Wellen auf. Sie haben den gleichen Vorteil, wie eine Verlagerung in Eiohtung der Welle, die beispielsweise durch

_o eine wärmeteohnische Verformung durch Zusammenziehung oder Aue-

ot> dehnung verursacht wird und mit gleichen Verlagerungen in Eichtung der anderen Wellungen verbunden ist.

Schließlich erstrecken eich die in Bezug auf die

⁰^ Längsebene symmetrisch zueinander angeordneten Wellungen jeder Art durch den Wellenberg und senkrecht zur Anfangsgrundfläche

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SHU..

des Blechsl Jede Wellung hat eine von zwei Flächen geschnittene Form in den Profil des quergerichteten Schnittes in Form eines dreiseitigen Bogens. Dauerversuche auf zyklischen Druck zur Überprüfung der mechanischen Widerstandeigenschaften der Wellungen während der Belastungen und periodischen Zusammenziehungen iiir die Bestimmungen der zulässigen Werkstoffermüdungen haben gezeigt, daß die Sicherheitsgrenze der Wellenformen in gewissen Fällen «unzureichend sein können, oder daß mindestens die Welle

_ während eines Versuchs eine unbegrenzte Verformung infolge von plastischen Störungen erleiden, welche die zulässige elastische Grenze beweisen. Es ist von auschlaggebender Bedeutung, daß die erwähnten Dauerversuche bei einer Temperatur in einer praktisch vorkommenden Umgebung durchgeführt werden, well z.B. in Anwendungen, "wo das gewellte Blech die unterste Grenze eines Behälters bildet und zur Aufnahme eines stark unterkühlten Flüssig-r gases dient, wie z.B. Methan. Dieses Blech muß bei einer Temperatur von etwa -16o°0 arbeiten. Die Grenze der Beanspruchung oder Festigkeit gegen Ermüdung bei dieser niedrigen Temperatur ist we-

ψ sentliche höher gegenüber derjenigen bei der Temperatur in der Umgebung, d.h. die Gesamtheit der zulässigen Belastungsvorgänge bei niedrigen Temperaturen wird wesentliche größer sein, gegenüber derjenigen bei der Temperatur der Umgebung. Es wird daher insbesondere für die genannten Anwendungsgebiete zu empfehlen α, sein, in Stichproben die beste Form der Wellungen festzustellen,

co derart, daß die häufigen Zusammenziehungen etwas unterhalb der oo

elastischen Grenze des Metalls bei der Temperatur der Umgebung _o stattfinden, um bei einer oberhalb dieser Grenze liegenden nie-

drigen Betriebtemperatur Vorteil zu ziehen für die Erhöhung der Ermüdungsgrenze entsprechend dai Betriebsbedingungen. Die theo-

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retische Untersuchung von Zusammenziehungen in den bisher benutzen Flächenwinkeln hat gezeigt, daß die Werte der die Wellungen bestimmenten geometrischen Parameter zum größen Teil der Zusammenziehung der Tatsache zuzuschreiben ist, daß die Welle Flächen oder ebene Ecken, d.h. ein Profil mit rechtwinkligen Sei_ ten aufweist.

Ferner liegt es im Sinne der Erfindung, eine Lösung für dieses Problem zu finden, in dem eine optimale Ausgestaltung der Welle vorgeschlagen wird unter Brücksichtigung von M Betriebsbedingungen beispielsweise für Behälter zur Aufnahme von Naturgas oder flüssigen Kohlenwasserstoffen für die Installationen in Frachtschiffen. Unter Berücksichtigung der Herstellungstoleranzen liegt der Unteracheid der Abstände der Wellenflanken ⁰ Abstände am Ansatz des Wellengrundes ungefähr bei einem Millimeter für jede Wellung. Sas gewellte Blech kann einen hydrostatischen Druok ohne Beschleunigung zwischen einem Kilogramm pro/cm und zwei KQ. pro/om oder auoh mehr ausgesetzt wurden, entsprechend dem Beharrungsvermögen. Die Ausgestaltung der Welle besteht beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung insbesondere darin, daß die WiIb zwei Flanken aufweist, die nach innen gekrümmt oder zylindrische Oberfläche vorzugsweise kreisförmige Oberfläche haben.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die beiden Wellenflanken vorzugsweise tangential duroh zylindrische Flächenteile biiepielsweise kreisförmige Flächenteile miteinander an der G-rundfläohe des Blechs verbunden.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist je- ■

de Wellenflanke naoh außen konvex und gewölbt und weist von der

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Seite gesehen ein gerades Querschnittsprofil auf, welches einen spitzen oder rechtwinkligen gekrümmten Bogen oder dgl. aufweist. Durch systematische Versuche wurden Veränderungen der Zusammenziehungen in den verschiedenen Wellenteilen in Abhängigkeit von dem Profil dieser Willen begrenzenden Parametern festgestellt« Diese Versuche haben gezeigt, daß die Form der Welle den minimalen Zusammenziehungen unter Betriebsbedingungen und den besonderen Stichproben entspricht. Die rechnerische Untersuchung bestimmt insbesondere den Einfluß von verschiedenen Haften der Biegungen in der Wellenwand.

Das bedeutet, daß die Zusammenziehungen bei kleineren Krümmungsradien umso unbedeutender sind.

Die theoretische Zusammenziehung ergibt sich aus einer arithmetischen Summe von zwei Summanden, nämlich der Zusammenziehungen unter thermischen Beeinflussungen und der Zus imenziehung durch mechanischem Druck. Die Zuaammenziehungen unter thermischer Beeinflussung ist direkt proportional der Wandstärke, während db* Zusammenziehung unter mechanischem Druck umgekehrt proportional ist zum Quadrat zur Wandstärke.

Die Formel für die Einschnürung in einem Querschnitts eines Wellenprofils kann ausgedrückt werden durch

Sigma - Ate+Bxpie²
Diese Formel liegt bei

<r - ⁿ ■* + -J"

In dieser Beziehung bedeuten e die Wandstärke des Blechs, ρ der angewendete Druck, A und B die Dimensionen der WeI-. Ie und die für eine Wellenform gegebenen konstanten abhängigen

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Κοβeffizienten* Die Berechnung der Einschnürungen der Länge einer Welle zeigt, daß die ZusammenZiehung am größten ist am Wellengrund, d.h. in der Längsgeraden der tangentialen Verbindung der Kehle oder der Flanke am Wellengrund mit der Ebenen Anfangsfläche des Blechs·

Bei der systematischen Suche nach der besten Form und Größe einer Welle hat sich gezeigt, daß die optimale Wellenaus_eestaltung unabhängig ist von dem Druck d.h., das zweite Glied der genannten Formel, welches die Einschnürung unter Druck dar- ^l stellt, ist gleich Hull. Die günstigste Wellenausgestaltung entspricht einer Schalenform oder einer halbzylindrischen Hülle mit einem halbkreisförmigen querschnitt, die sich senkrecht an die Gru{jdfläche des Blechs durch eine rechtwinklige Winkelfläche in einem scharfen Winkel anschließt, d.h. mit einem Krümmungsradius Null.

Für eine solche Wellenform entsprechend der thermischen Zusammenziehungskomponente, die durch das erste Glied der Formel dargestellt wird, hat den Vergleichswert, der in Bezug auf | die anderen untersuchten Wellenform höherliegt. Die Krümmung in spitzen Winkel am Wellengrund ist praktisch unmöglich wegen der Wandstärke des Blechs. Die theoretisch beste halbzylindrische Form in der senkrechten Krümmung in spitzen Winkel zum Wellenfuß muß durch eine Form ersetzt werden, die praktisch sich verwirklichen läßt und sich nur durch Verbindungskehlen am Wellenfuß unterscheidet.

Die abgerundeten Kehlen stellen offenbar das letzte Glied der Formel dar, welches die Einschnürungskomponente unter Drucic darstellt aber sich in hohem Maße von der Zusammenzie-

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hung infolge thermischer Einflüsse unterscheidet. Die Betrachtungen über Krümmung der Feinbleche und die verschiedenen Ausführungen der Ausgestaltungen oder Formgebungen der Kreuzungsstellen von zwei sich schneidenden Wellen, die entsprechend den beiden verschiedenen Arten von Wellungen angehören, haben gezeigt, daß die Wellenausgestaltungen mit halbkreisförmigem Querschnitt unvorteilhaft ist im Hinblick auf die Herstellung insbesondere wegen des Zusammendrückens oder der Abflachung der Welle im Zwischenbereich mit einer anderen Welle im Augenblick der Verformung der Kreuzugnsstelle. Man muß daher einen zufrieden stellenden Ausgleich finden, zwischen den Anforderungen oder den Fabrikationsmöglichkeiten und den günstigsten Verhältnissen der Einschnürung, wobei man von der Wellenform mit einem dreieckig gebogenen Profil ausgeht.

Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung durch mehrere Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt und zwar zeigtt

. Abb. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils dee

f Elemente, welches eine Art der Verwirklichung

des Irfindungsgegenstandes bildet und eine Kreuzung zwischen den Enden von drei Arten von Wellungen aufweist, die die Form eines Dieders haben;

Abb. 2 einen Schnitt nach. Linie IX-XZ des Gegenstandes der β· Tig. 1, der die Länge von Wellungen der 2. und 3. Art bildet und quer zur Wellung der ersten Art verläuftι

Abb. 3 einen Schnitt nach !Linie IXX-XIX des Gegenstandes der Fig. 1, der die Länge einer Wellung der ersten Art bildet, die quer zu den Wellungen der 2. und 3· Art verläuftf

Abb. 4 die perspektivische Unteransicht des gegenstandes der fig. If

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Abb. 5 die perspektivische Ansicht einer ähnlichen Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1 mit prismatischen dreiflächigen Wellungen;

Abb. 6 einen Schnitt nach linie Xi-Xi VI-VI der Fig. 5} Abb. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII der Fig. 5}

Abb. θ die perspektivische Unteransicht des Gegenstandes der Fig. 5}

Abb. 9 ein Bleohelement aus zwei rechtwinklig sioh schneidenden identischen Wellungen mit Gestaltungen der Kreuzung in einer anderen Ausführungsform?

Abb*Io ein weiteres Ausführungsbeispiel mit drei Arten von Wellungen, die sioh im Winkel von 6o° unter

vo Bildung einer dem Erfindungsgegenstand entapre- ^

ohenden Kreuzung schneiden}

Abb.11 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Fig. 9 mit Kuppen, die von einer polygonalen Oberfläche gebildet sind}

Abb.12 einen Quersennitt duroh eine Wellung in der früher angewandten Form eines Biedere}

Abb.13 eine ähnliohe Ansicht eines halbkreisförmigen

Bogenprofils mit theoretisch rechteckiger spitzwinkliger Grundfläche im Verhältnis zur Einschnürung unter Druck}

Abb.14 das halbkreisförmige Bogenprofil mit spitzen

Winkeln im Grund, dia duroh abgerundete Kehlen ersetzt sind}

Abb.15 eine ähnliche Ansicht eines dreieokförmig ge- f bogenen Wellenprofile mit konkaven Flanken oder gewölbten Seitenflächen}

Abb.16 eine ähnliche Ansioht eines gebogenen dreieokigen Wellenprofils im Spritzbogen mit konvexen Flanken oder gebogenen Seitenflächen, die unter besonderen Betriebsbedingungen erzeugt werden können.

Gemäß den Auaführungsbeispielen dar figuren 1 bia to

° 4 wird daa Elementlol von einem Metall oder dgl. gebildet mit ai-JJJ ner Grundfläohe Io2. Sa weiat in reohtan Winkel aueinandarstehen-

-^. de Wellungen Io3 der ersten Art auf, die relief artig konvax auao-■

,<" gestaltet sind ohne zur Grundfläche Io2 geneigt liagan. Außerdem

°* weist das Blem·nt rechtwinklig zueinander stehende Wellungen Io4 dar aweiten Art auf, dia aankrtoht au dan Wallungen Io3 der er-

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StUt..

sten Art liegen und konkav vertieft im Kreuz zur Grundfläche Io2 angeordnet sind, d.h. im Relief auf der gegenüberliegenden Seite. Weiterhin befindet sioh rechtwinklige Wellungen Io5 der dritten Art, die im Berg der Wellixg.gen der ersten Art Io5 in der Kreuzung mit den Wellen der zweiten Art Io4 gebildet sind und sich parallel zu diesem letzten erstrecken. Die ersten beiden Arten der Wellungen Io5 und Io4 begrenzet! gegenseitig Bereiche der Grundflache I06 beispielsweise eben und rechtwinklig.

^ Jede Wellung der drei Arten hat diedrale lorm und

ist symmetrisch in Bezug auf die normale ibene zur Grundfläche

102 und durchdringt die Kante der genannten Wellung. In jeder Kreuzung wie Io7 wird die »'/ellung Io5 der dritten Art durch ein einziges Wellendiedral Io5 gebildet und zwar durch eine vertiefte Palte nach der Kante Io9 senkrecht zur Kante Ho der Wellung

103 der ersten Art also parallel zur Kante 111 der Welle Io4 der zweiten Art und in der symmetrischen Ebene der letzten. Der Körpergrund Io7» der diese drei Arten von Wellungen aufweist mit einer Kreuzung der Welle der ersten Art Io2 und einer Wellung

Ψ der zweiten Art Io4 ergibt sich in der Kreuzung der Oberflächen Io8a, Io8b und loe'a, Io8'b von zwei vorsprinden Winkelflächen Io8, Io8^f mit der vertieften Winkelfläche Io5, welche die Welle der dritten Art bildet. Die beiden Vertieften Winkelflächen Io8_t Io8* sind vorzugsweise einerseits symmetrisch in Bezug auf die Sy- ·» mmetrieebene der Wellung Io3 der ersten Art und andererseits in _m Bezug auf die Symmetrieebene der Welle Io4 der zweiten Art sowie

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oo die Welle Io5 der dritten Art, welche letztere durch die Kanten

° 112, 112» der beiden Winkelflächen und durch die Kanten Io9 d,er

cn . . ,

^ yertieften Winkelflächen Io5 hindurchgeht. Die*veiden vertieften Winkelflächen Io8,lo8' bilden auf diese Weise die Übergangswan-

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dung, welche die Kontinuität der Flanken oder Fascetten der Welle Io3 der ersten Art und andererseits zwischen der Welle der ersten Art Io3 und der Welle der dritten Art Io5 gewährleistet.

Es läßt sich leicht feststellen, daß die vertieften Flächenwinkel I08, I08' und die vertieften Winkelflächen Io5 notwendig sind, um insbesondere die Bewegungen zur Ausdehung oder Öffnung oder Zusammenziehung und Schließung einer Welle der zweiten Art Io4, wobei die Kanten 111, 112, Io9 und 112· sich M aufeinanderfolgend verbinden.

Das auf den Abb. 5 bis 8 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel ist eine ähnliche Verwirklichung des ürfindungegegenstandes und unterscheidet sich von dem Vorhergehenden nur durch die Ausgestaltung der Wellen der dritten Art, die in diesem Falle prismatisch mit drei Facetten ausgestaltet sind. Alle im ersten Beispiel vorhandenen symmetrisch-geometrischen Bedingungen enthält auch das vorliegende Ausführungsbeispiel. Die gemeinsame Wellung Io5^? der dritten Art entspricht der Wellung Io4' der zweiten Art und ist dieser derart überlagert, daß ihre Kanten parallel zur Wellung Io4' verlaufen und in parallelen Ebenen die Kanten der Welle Io4* der zweitem zweiten Art durchdringen«

Das den drei Wellungen lo3V» Io4^f und Io5' gemeinsamen Polyeder Io7* entsteht durch die Kreuzung der prismatischen Fläche 1«5·, welche die WelluQg der dritten Art mit den beiden prismatischen Seitenflächen mit den. drei Facetten 113,113* bildet und die Stetigkeit der Hellem Io3^f und Io4' der beiden ersten Arten sowie die Verbindung der feilem Io4' der zweitem Art mit der Wellung Io5' der dritten Art sichert oder

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Die Kanten der Kreuzung der drei Facetten mit den prismatischen Seitenflächen 113 und 113* verbinden unmittelbar die Wellenkanten der zweiten Art Io4* mit den Wellenkanten der dritten Art Io5i

Die prismatischen oder trapezförmigen Wellungen des zweiten Beispiels zeichnen sich durch größere Biegsamkeit gegenüber diedralen oder dreieckigen Wellen des ersten Beispiels aus. Es ist vorteilhaft, daß alle Wellungen sowohl in Keliefform als auch in hohler Ausgestaltung in Bezug auf ihre konkave fe oder konvexe Form einander identisch sind.

G-emäß dem auf der Abb. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Blechelement 2ol odtsr dgl. zwei Arten von Wellungen 2o2a und 2o2b auf, die einander identisch sind. Sie haben vorteilhafter Weise die Form eines symmetrischen vorspringenden Dieders in Bezug auf die Längsebene, die durch die Kante des Wellenberges und der senkrechten Anfangsebene vom Element 2ol geht. Jede Welle 2o2a hat die geometrische Form von gleicher Größe mit jeder Welle 2o2b und in jedem Kreuzungsbe-. reich 2o3, dessen Mitte durch eine punktförmige vorspringende Kuppel 2o4 gebildet wird. Jede Welle 2a2a und 2o2b hat in ihrer an der Kreuzung angrenzenden Kante des Wellenberges 2o5 die Form eines vertieften Dieders 2o6 mit gleichschenkligen dreieckigen Facetten 2o7» 2o8, welches mit der Mitte 2o4 durch die Kuppel der Facette 2o7 geht sowie mit der Kante des Wellenberges 2o5 der be-

nachbarten Welle 2o2 durch die gegenüberliegende Kuppel der an-

<o deren Facette 2o8 verbunden ist.

'

•^. Jedes vertiefte Dieder 2o6 iet durch konvexe FaI-

cn ten mit der Seitenfläche der benachbarten Welle 2o5 durch ein to

vorspringendes Dieder wie 2o9 verbunden, dessen Kante 21o das entsprechende Ende der gegenüberliegenden Kante 2o6a verbindet.

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Das genannte vertiefte Dieder in der Kreuzung 211 der Kante der konkaven falte 212a in Grunde der benachbarten Welle 2o2a ist mit der entsprechenden Kante der konkaven Falte 212b in der Basis der anliegenden echneidenden Welle 2o2b verbunden. Die dreieckigen Facetten eines jeden Dieders 2o9 verbinden sich durch eine» konkave Falte oder in einem vertieften Dieder mit der Seitenfläche entsprechend der Welle 2o2 und durch eine konvexe Falte oder in einem vertieften Sieder mit der dreieckigen Facette entsprechend dem vertieften Dieder 2o6.

Wie in dem Ausfuhrungsbeispiel ₆emäß dem Haupt-

anspruoh begrenzt das senkrechte Wellennetz 2o2a_y 2o2b rechteckig _ee oder quadratische ebene Flächen 213· Alle Wellen befinden sich im Relief an der gleichen Seite der Grundebene 2ol des Blechelementes.

Die Abb. Io stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Blecheelements 214 dar, welches drei Arten von sich schneidenden Wellen aufweist. Alle Wellen 215a, 215b und 215c sind einander identisch und gleichmäßig verteilt im gleichen winkelförmigen Abständen um jede Mitte der Kreuzung 216, derart, daß die Wellen sich im Winkeln von 6o° schneiden. Die ebenen Flächen sind durch ein von drei parallelen sich schneidenden Wellenarten begrenzt und dreieckig ausgestaltet. Diese ebenen Felder sind vieleckig, dveren Seitenzahl der Anzahl der sich schneiden-

ο den Wellen entspricht.
to

ίο Gemäß dem AusfUhrungsbeispiel der Fig.. Io wird

"^ die Mitte einer jeden Kreuzung von einer punktförmig vertieften

J" Kuppel 216 gebildet. Jede Welle 215a, 215b und 215o hängen zu- ^m sammen und sind zur Mitte hin gerichtet. Sie stellen ein vertieftes Diedral 217 dar mit dem hierdurch entstehenden Wellenberg.

StIM..

Die Kante eines jeden vertieften Diedrals ist senkrecht zur Kante des angrenzenden Wellenberges und parallel zur Anfangsebene des Blechelementes 2ol oder 214. Jedes von einem solchen vertieften Dieder gebildeten Polyeders, durch welches jede Welle 2o2, oder 215 im Kreuzungspunkt 2o4 oder 216 anstößt, verbindet sich mit dem Polyeder der benachbarten oder unmittelbar angegrenzenden Welle durch eine konkave Falte in Form eines vertieften Dieders, dessen Kante 218 die punktförmige Kuppel der Kreuzung, mit dem Kreuzungspunkt der Kante im Grunde der sich schneidenden Welle ™ verbindet.

Die Abb. 11 stellt eine Ausführungsbeispiel mit zwei Arten von orthogonal sich schneidenden parallelen iVellen dar, die eine Abänderung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 ist. In diesem veränderten Ausführungsbeispiel wird die kitte oder die Kuppel einer jeden Kreuzung von einer regelmäßigen polygonalen Fläche 218 gebildet, die eben oder gewölbt ausgestaltet sein kann, derart, daß die Verbindungsfacette 2o7' eines jeden trapezförmig vertieften Dieders wie 2o6' mit der polygonalen Fläche P der Kuppel verbindet. Sie hat für jede kleine Grundfläche eine polygonale Seite 218, während ihre große Grundfläche von der wuerkante des vertieften Dieders 2o6· gebildet wird.

Die regelmäßige poly₆onale Fläche bildet die Kup-' pel einer jeden Kreuzung und kann it» gleichzeitig mit beliebig großer Anzahl von sich schneidenden parallelen Wellenarten beistehen z.B. gemäß der Fig. 2 mit drei Wellenarten.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 12 zeigt die Kennziffer 3ol auf einen Teil der Anfangsgrundfläche des Blechs, in welches eine Welle in Form eines Dieders 3o2 gebildet

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wird, wie es bereits beschrieben ist. Diese Welle hat zwei Seiten oder Flanken 3o3, die ebene Seäfcenflachen mit einem großen Krümmungsradius R bilden. Diese Seiten sind durch eine abgerundete Kehle 3o5 verbunden,die eine Bogenform mit einem Krümmungsradius r aufweist.

In der Anfangsebene des Blechs 3ol sind abgerunaete Kehlen 3o5 vorgesehen, die einen Krümmung sr adikus r_Q haben. Die Öffnung in. der Grundfläche oder der Abstand der Anfangspunkte der Welle ist mit m bezeichnet, während h die Wellenhöhe kenn- A zeichnet, Die Figuren 12 bie 16 haben die gleichen Bezugsziffern und die gleichen Kennbuchstaben für die einzelnen Wellenteile.

Die Vergleiohsuntersuchungen der Einschnürungen insbesondere der maximalen Einschnürungen an der Grundfläche der ISSLIe für die Wellenausgestaltungen gemäß den Figuren 12 bis 16 werden in folgenden erläutert.. Ss wird angenommen, daß alle verschiedenen Wellenformen dieselbe Wellenhöhe, dieselben Verbindungpkehlen in der Wellenkippel in den Ausführungsbeispielen der Abb. 12, 15 und 16 dieselben Verbindungskehlen in der Basis der Aus- g führungsbeispiele gemäß den Abb. 14 bis 16, dieselben »7ellenöffnungen in den Ausführungsbeispielen der Fig. 13 und 14 einerseits und den Fig. 15 und 16 andererseits haben, während die verschiedenen Parameter verhältnismäßig übereinstimmende Werte untereinander aufweisen.

Man kann also annähernd annehmen, daß die Wellenform der Fig· 13 die größte durch thermische Beeinflussung entstehende Einschnürung darstellt, während die Einschnürung unter mechanischem Druck dem Hullwert entspricht.

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In den Ausführungsbeispiel gemäß der Abb. 14

ruft die Verbindungsteile in der Grundfläche eine Einschnürung duroh mechanischem Druck ¥ hervor, die zusammen mit der Einschnürung unter thermischem Einfluß eine resultierende ergibt. Die Einschnürung unter mechHanischem Druck ist verhältnismäßig geringer in den ΤΙβ-lenformen gemäß den Abb. 12, 15 und 16. Der
Winkel in der Mitte des Kehlenbogens in der Grundfläche ist
rechtwinklig und beträgt 9o°.

fe ' Für gewisse Abmessungen kann die thermisch hervorgerufene Einschnürung in der Wellenform der Pig. 12 kleiner sein als in den Aueführungsbeispielen der Abb. 13 bis 16. Aber im Gegensatz hierzu nimmt die unter mechHanischem Druck entstehende Einschnürung einen größeren Wert als in allen anderen Ausführungsbeispielen. Die Größe der durch mechanischem Druck erzeugten Einschnürung nimmt einen überwiegenden Wert an, der in der vorhergehenden Formel für Werte des Druckes oberhalb einer gewissen Grenze ausgedrückt ist, während für die unteren Werte dieser Grenze die Größe der auf thermischem Wege erzeugten Einschnürung vorherrscht. Daraus folgt, daß in gewissen Sonderfällen, in denen der Druck unterhalb der Größengrenze liegt, die maximale Einschnürung in dem Beispiel der Fig. 12 unterhalb derjenigen der Wellenform der Fig. 13 liegen kann.

Die Wellenform der Fig. 16 kann eine a unter Thermischem Einfluß entstehende Einschnürung zeigen, die oberhalb
derjenigen der Wellenform der Abb. 15 liegt, aber im Gegensatz hierzu die unter mechanischem Druok entstehende Einschnürung der Wellenform der Abb. 16 liegt dann unterhalb der unter Druck entstehenden Einschnürung gemäß der Wellenform der Fig. 15.

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*Γ

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Es ist ebenso vorteilhaft, die abgerundeten Verbindungskehlen in der Kuppel 3o4 und im Grund 3o5 einer jeden Welle mit den kleinsten Krümmungsradius zu bilden, den eine plastisohe Verformung auf kaltem Wege zuläßt.

Im Falle der Verwirklichung der Ausführungeform gemäß der Hauptanmeldung, die zwei Arten von sich schneidenden Wellen mit Kreuzungen von zwei Wellen aufweist, ist orthogonal ausgestaltet, und ihre Wellungen sind alle von der gleichen Art und bilden einen Knotenpunkt mit allen einander identischen WeI- M len der anderen Wellenart. Jede Seite des Knotenpunktes hat im Wellenberg mindestens eine zur konkaven faltung quergerichtete Vertiefung. Die Wellungen mit diesen Vertiefungen sind höher und größer als die Wellungen der anderen Art. Beide Arten der Wellungen sind einseitig vorspringend von der gleichen Seite des Blechs. Haben die Parameter eine große Wellenabmeseung, nehmen sie die beste Wellenform ein, wie eie die Fig. 16 darstellt. Hierfür ergeben sich die folgenden Vorteile» Der Krümmungsradius der Flanken R beträgt etwa 72 mm;

Der den abgerundeten Kehlen in der Kuppel und im Grunde der " Welle gemeinsame Krümmungsradius r oder r_Q beträgt etwa Io mm;

Die Wellenöffnung, die sich durch den Abstand der Krümmungsmitten

in der Grundfläche ergibt und mit m bezeiohnet wird beträgt etwa 94 mm;

Die Wellenhöhe h beträgt ungefähr 71 mm.

Die maximale Einschnürung im Wellengruhde läßt -sich in Abhängigkeit von der Bleohstärke und der dem angewandten Druck duroh eine Formel ausdrücken, wobei die Koeffizienten die folgende Werte annehmen könnenι

A =» 4,o7 und B . a 3,46o,

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^SeIle

vvenn die Wandstärke e in mm mnd der Druck ρ in Kg pro/mm ausgedrückt wird.

Das die Werte der Parameterabmessungen der kleinen optimalen Elle gemäß Pig, 16 bestimmende Kriterium berücksichtigt einerseits die Höhe des Wellenprofils wie aus die für die Blechdehnungen notwendigen Kräfte, die in den beiden orthogonalen Richtungen der beiden Wellenarten wirkejj.. Andererseits wird die maximale, nicht allzu erhöhte Einschnürung berücksich- £ tigt. Unter diesen Bedingungen haben aie Parameterabniessungen der kleinen Welle die folgenden Annäherungswerte» Der Krümmungsradius der Flanke R beträgt etwa 43 mm;

Der Krümmungsradius in der Kuppel und dem Grunde r oder r beträgt etwa Io mm$

die Wellenhöhe h beträgt etwa 48 mm.

Die Größe der Wellenöffnung m, die dem Abstand

der Krümmungsmitte voneinander im Grund entspricht, beträgt etwa 64 mm.

Die maximale Einschnürung im Grunde der kleinen

™ Welle läßt sich durch eine Formel mit Koeffizienten ausdrücken, die folgende Werte annehmen können»

A» = 8,15 Sf B¹ = l,85o

Für ein bestimmtes Wellenprofil fügt man den verschiedenen Parameterabmessungen den gleichen Ähnlichkeitswert k hinzu; die Einschnürung in irgendeinem Schnitt durch die Welle ist durch die folgenden Beziehungen gegeben»

k*

Es sei dieser Veränderung dieser Einschnürung in Abhängigkeit von der Blechstärke e in Bezug auf den Ähnlichkeits-

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wert k untersucht. Wird in den Wellungen eine die Elastizitätsgrenze eines nichtrostenden Stahles, die bei der Temperatur der

Umgebung ungefähr bei 25 kg pro/mm liegt, überschreitende Einschnürung, nicht gewünscht, muß man eine Wandstärke von e a 2 mm lür die optimale Wellenform der Pig. 16 wählen, für welche die Wandstärke der Ähnlichkeitswert k ist.

Mr eine maximale Einschnürung durch 25 kg pro/mm beträft die Wandstärke etwa 1 mm. lür eine Wandstärke des Blechs von 1,5 mm wird die optimale Wellenform leicht abgeändert. Der Jj Ähnlichkeitswert k beträgt ungefähr o,8, während die maximale

Einschnürung durch ungefähr 3o kg pro/mm erfolgt.

. Die Wirkung einer Kante infolge einer Kraft 3? wirkt sich im Grunde einer jeden Welle in der Grundebene des Blechs aus und ist senkrecht zur Längsebene der Wellensymmetrie gerichtet. JSs entsteht eine Beziehung zwischen der Blechstärke e dem angewandten Druck ρ und dem Ähnlichkeitswert k in den Wellen- ' profilen: Joo ^

Die optimale Yifellenform kann auf gleicher Weise

für die Wirkung der Kantung erreicht werden, die möglichst minimal sein muß. Diese letzte Bedingung, welche die durch größtmögliche Biegungen herstellbaren Wellenformen einschließt, steht im Gegensatz zu dem zyklischen Druckwiderstand, der gedrtingeren also fcnbiegsameren Profilen entspricht.

Die Berechnungen für die Auffindung der besten Formen basieren auf der Bestimmung der Wellenformen, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden mit Rücksicht auf die vorgenannten Bedingungen.

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Man·kann annehmen, daß der Krümmungsradius einer jeden Wellenflanke in der Nähe der Wellenhöhe liegt und annähernd gleich ist der drei Viertelgröße der öffnung am Wellengrund.

Die nummerisehen Resultate wurden durch Anwendung der Berechnung von Trägern erhalten und nicht durch die Berechnung von Membranen, so daß die angewandte Berechnung genauer ist, als für die Berechnung der Blechstärke·

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Claims

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Patentansprüche S--e.Ji.-u.-t-a

1. Nachgiebiges Wandelement und Anwendung desselben aus einer Werkstoffolie z.B, einem Metallblech oder dgl. hergestellten Schichte oder Plattenelement zur Herstellung von Behältern aus mindestens drei Arten von im Abstand angeordneten prismatischen und geradlinigen Wellungen, von denen zwei sich orthogonal sich schneiden, und die Wellungen der dritten Art in jeder Kreuzung der beiden Wellen der ersten und zweiten Art den μ Wellenberg der konkaven, zu den Wellen der zweiten Art parallelen Wellen der ersten Art quergerichtet durchdringen, nach Patentanmeldung T 26 166 V/37b, dadurch gekennzeichnet, daß jede Welle der ersten Art auf einer Elementenseite konvexe oder reliefartig ausgestalte ist, während jede Welle der zweiten Art auf der gleichen Plattenseite konkav oder vertieft sind, daß die polydrale oder prismatische Oberfläche einer jeden Welle in Bezug auf eine Längsebene symmetrisch angeordnet ist, die parallel zur genannten Welle und senkrecht zur Grundflache der das Element bildenden Folie oder Blechs, während jede Wellung der dritten Art f von einer einzigen vertieften Welle gebildet ist, die geometrisch ähnlich und auf der zweiten Wellenart überlagert ist unter Bildung einer prismatischen Prägung in der ersten Weilenart, deren jede der gegenüberliegenden Seiten die Vertiefung der zweiten • Wellenart kreuzen und zu jeder Seite führt, wobei die Facetten

. - der Vertiefung bezw. die Facetten der zweiten Wellenart eine prismatische konvexe Seitenfläche von gleicher geometrischer Ausge- staltung bildet unter Fortführung der Facetten der genannten Ver-

V, · tiefung bis zur Welle der zweiten Art duroh Vereinigung mit einem

entsprechenden Profil· . .'·-.'■

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Silti..

2. Nachgiebiges Wandelement nach Anspruch 1, da- · durch gekennzeichnet, daß jede prismatische, konvexe Seitenfläche sich einerseits an die durch die Winkel eines Dieders auskragende Prüfung und andererseits an die Seitenfläche der ersten Wellenart sowie an die Facetten der zweiten Art durch Bildung von vertieften Diederwinkeln anschließt.

3. Nachgiebiges Wandelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der dritten Wellenart eine diedrale Form hai und die Verbindung in der Kreuzung einer Welle der ersten Art mit einer Welle der zweiten Art von der Kraeung der Oberflächen zweier auskragender symmetrischen Dieder entsteht, welche die verstärkende Übergangswand zwischen der ersten und zweiten Wellenart mit der Oberfläche eines die dritte Wellenart bildenden -vertieften Dieders bildet, dessen Kante parallel zur zweiten Wellenart verläuft und die Kante der auskragenden Dieder verbindet.

4. Nachgiebiges Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Welle der einen der drei Wellenarten die Ausgestaltung eines Prismas mit drei Facetten aufweist, und der gemeinsame Körper in der Kreuzung der ersten Wellenart mit der zweiten Wellenart aus der Kreuzung von zwei prismatischen auskragenden Oberfläche mit drei symmetrischen Facetten besteht, welche die Übergangsflächen zwischen der ersten und zweiten Wellenart mit einer prismatischen Oberfläche dreier Facetten bilden, die ihrerseits die dritte Wellenart -bilden und deren zur zweiten Wellenart parallel verlaufenden Kanten die Kanten der auskragenden prismatischen Oberflächen verbinden.

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5. Nachgiebiges Wandelement nach Anspruch 1,

ijemäß welchem die vorzugsweise diedrischen und gegenüber der Anfangsebene des Elements auskragenden Wellungen und die Wellen der ersten Art im Wellenberg einer jeden Kreuzung mit den Wellen der zweiten Art sowie an et jeder Seite der Durchdringung eine durch eine <iuergerichtete konkave Faltung gebildete Vertiefung aufweist, welche die Wellungen der dritten Art bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Element mehrere Arten von einander identischen Wellungen·aufweist, die in winkelförmigen Abständen gleich- äk mäßig um jede kreuzung verteilt sind und jede von ihnen eine Symmetrie-Ebene zuläßt, die senkrecht zur Anfangsebene liegt, während jede Wellenart in jeder Kreuzung ait der anderen Wellenart eine in ihrem Berg quergeriohtete konkave Krümmung aufweist und in Bezug auf die Normalachse zur Anfangsebene symmetrisch angeordnet ist sowie die Mitte der Kreuzung durchdringt.

6. Nachgiebiges Wandelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte einer jeden Kreuzung durch eine punktförmige auskragende Kuppel gebildet ist und jede Vertiefung die Form eines Dieders aus Facetten von Dreiecken mit gleichen Schenkeln aufweist, die sich in der Mitte der Kuppel vereinigen, durch die eine Facette an der einen Wellenkante und der gegenüberliegenden Facette an anderen Wellenkante gebildet ist.

7. Nachgiebiges Wandelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte einer jeden Kreuzung eine gleichfcäüige polygonale Oberfläche in der ebenen odergewölbten Kuppel aufweist und daß die Facetten in der Verbindungsmitte eines jeden vertieften Dieders mit einer Gkrundseite des Polygons trapezförmig ausgestaltet ist· ,

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8·- Nachgiebiges Wandelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß jedes eingedrückte Dieder sich an konvexen Seitenflächen der angrenzenden Welle durch ein ausgkragendes Dieder anschließt, dessen Kante das Ende der entsprechenden quergerichteten Kanten vom eingedrückten Dieder in dem Kreuzungspunkt der von der konkaven Faltung in der Grundfläche der Wellung gebildeten Kante mit der Kante der Grundfläche der benachbarten schneidenden Welle verbindet·

^ 9· Nachgiebiges Wandelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem alle Wellenarten einander idea*- tisch sind und in Bezug auf die einen Wellenberg durchdringende und zur Grundfläche senkrecht angeordnete Ebene symmetrisch angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede W_elle zwei Flanken mit nach innen gebogenen oder zylindrischen kreisförmigen Oberflächen aufweist·

Io. Nachgiebiges Wandelement nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellenflanken tangential bündig in die zylindrischen, beispielsweises kreisförmigen Oberfläche der Grundfläche übergehen.

11 Nachgiebiges Wandelement nach Anspruch 9 und

Io, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wellenflanke eine nach außen hin auskragende konkave Wellenwölbung aufweist, die im Querschnitt spitzbogeriförmig oder im Dreieck bogenförmig ausgestaltet ist·

12. Nachgiebiges Wandelement nach einem der Ansprüche 9 ibis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die abgerundeten Kehlen bündig und quadratisch in die Grundfläche Übergehen.

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13. Naohgiebigee Wandelement nach einem der Anaprüohe 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die abgerundeten Kehlen. In die Kuppel und in die Grundfläche einer jeden Welle bündig mit dem gleichen, kleinst en Krümmungsradius übergehen, den eine Verformung auf kaltem Wege zuläßt.

14. Nachgiebiges Wandelement nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius einer Wellenflanke der Wellenhöhe entspricht.

15. Nachgiebiges Wandelement nach einem der An- j| sprüohe 9 bis 14» daduroh gekennzeichnet, daß die Wellenhöhe dem dreiviertel Teil der Q-röß· einer öffnung in der Grundfläche entspricht.

16· Nachgiebiges Wandelement nach einem der Ansprüche 9 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß für ein Blech aus rostfreiem Stahl mit einer Wandstärke von 1 bis 2 mm jede konkave in die Grundfläche bündig übergehende Kehle, einen Krümmungsradius von etwa Io ^m/mii aufweist·

Der Patentanwalt ALBBRX SQ₁HuRHOPP

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