DE1586644A1 - Boden fuer Metallfaesser od.dgl. - Google Patents

Description

Dipl. ing. E. HiXLZEB

89 AUGSHUHQ

-WELSBR-9TBA8SE U

ΜΙ.ΙΓΟΚ, S1S7S

B. 313

Augsburg, den 27« Dezember 196?

.Futs Metalliques Galley S.A., 166, Hue du laübourg Saint-HonorS, Paris Seme, Frankreich

Boden für Metallfässer oder dergl.

Die Erfindung betrifft Bellältnisse aus Metall, beispielsweise Fässer leichter Bauart und insbesondere Böden von Fässern der genannten Art, welche wegen geringer Dicke des verwendeten Bleches Zonen geringer Widerstandsfähigkeit bilden.

Die Böden von Metallfässern sind beim transport, bei ihrer Handhabung und infolge von während des Transportes

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und während der Lagerung auftretenden Temperaturänderungen außerordentlich, stark beansprucht. Die Böden aufrechtstehend transportierter gefüllter lasser nehmen einer s-eits die von dem Gewicht des Inhaltes herrührenden Kräfte auf und andererseits wirken auf diese Böden auch Stoßkräfte, welche durch Beschleunigungen und Verzögerungen, aufgrund unebener Fahrbahnen oder von Schienenstößen hervorgerufen werden. -

Andererseits führen Temperaturänderungen zu Dampfdruckänderungen und damit zu relation inneren Überdrucken oder Unterdrücken, welche je nach des Behälterinhaltes ganz beträchtlich werden können. Diese Erscheinungen bzw. Bedingungen beanspruchen die' Faßböden und rufen starke Deformationen hervor, so daß häufig !"alten oder Eisse auftreten, welche sodann bei auftretenden Überlastungen zu Undichtigkeiten führen.

Die bekannten Böden aus dünnem Blech halten den genannten Beanspruchungen nur sehr schlecht stand.

Man hat zwar durch verschiedene Maßnahmen versucht, die schwachen Stellen von Faßböden zui verstärken, insbesondere die Randzone außerhalb des Bördelradius, indem

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man zusätzlich Ringe, Verstärkungen und dergl. vorgesehen hat* Außerdem hat man beispielsweise bei Behältnissen, welche im Autoklawerfahr en verschlossen werden oder welche vor dem Verschließen heiß gefüllt werden, auch schon versucht, sehr biegsame Böden zu verwenden, welche um kreisförmige Gelenkbereiche umschnappen und jeweils eine von zwei Grenzstellungen einnehmen. Derartige Böden verharren jedoch in der jeweils eingenommenen Grenzstellung so-lange, bis sie umschnappen, was in bestimmten Anwendungsfällen nicht erwünscht ist.

Die vorstehend erwähnten Laßnahmen haben überdies den Nachteil einer Erhöhung des Behältergewichtes, einer Erschwerung der Herstellung und des Zusammenbaues und damit stets auch einer Erhöhung der Gestehungskosten.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelost werden, trotz Verwendung jeweils geringster !.fetallmengen gängiger Qualität eine so große Widerstandsfähigkeit und Biegsamkeit von Faßböden zu erzielen, daß die durch die Handhabung, durch Erschütterungen oder durch die während des Transportes oder der Lagerung möglicherweise auf die Fässer wirkenden klimatischen Bedingungen unvermeidlich verursachten Beanspruchungen oder Deformationen ohne Schaden aufgenommen werden.

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Zu diesem Zwecke beinhaltet die Erfindung einen besonders geformten Paßboden, welcher so gebogen ist, daß die auf ihn wirkenden Beanspruchungen fortschreitend von der Stelle größter Ausbiegung, nämlich der Mitte, zum Rande hin übertragen werden können, wo sich die Faßbodeneinspannung befindet, welche durch die stirnseitige Faßrandzone gebildet wird'. Die Widerstandsfähigkeit des aus dünnem Blech gefertigten erfindungsgemäßen Faßbodens wird dadur'ch mindestens gleich derjenigen bekannter Faßböden, welche aus bedeutend dickerem Blech gefertigt sind.

Im Sinne der Lösung der obengenannten Aufgabe geht die Erfindung von einem Boden für Metallfässer oder dergl. aus, der mit einer ins Faßinnere hineinragenden, im Querschnitt an ihrem Grund gerundeten Randsicke versehen ist, die einerseits durch einen stirnseitig vorstehenden} mit seiner radial äußeren Fläche an dem zylindrischen Faßmantelrand anliegenden Faßboden-Randflansch und andererseits durch einen diesem»radial weiter innen gegenüberliegenden, stirnseitig weniger weit als der genannte Randflansch vorgestülpten, querschnittsmäßig mit einem Ubergangsbogen in die eigentliche Faßbodenfläche übergehenden Randbereich begrenzt ist.

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Sin derartiger Paßboden ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die sich, aus der Differenz der Äusstülpungstiefen der diese Randsicke begrenzenden KLankenbereiche des Paßbodens ergebende Randsickentiefe größer als die unter der zu erwartenden Maximalbeanspruchung .erfolgende Ausbiegung des Faßbodens ist.

■ Die mit der Erfindung inzwischen gemachten Erfahrungen haben gezeigt! daß die erfindungsgemäße Konstruktion eine Yerstärkung des Faßbodens ergibt, dem laßboden Jedoch, gleichzeitig die notwendige Biegsamkeit beläßt, welche zur Übertragung von Kräften auf die Randzone erforderlich ist*Eingehende Versuche neben gezeigt, daß sich der 3?aßboden^r aufgrund seiner Biegsamkeit unter den auf inn wirkenden Kräften deformiert, wobei das Blech, in erster Linie auf Zug beansprucht wird und die Kräfte fortschreitend über den übergangsbogen und von diesem auf die Rands icke übertragen werden, welche diese Kräfte wiederum auf den vom stirnseitigen i'aßrand gebildeten ·. Kinspannungsbereich. überträgt»

Der aus der erfindungsgemäßen Randsicke und dem erfindungsgemäßen übergangsbogen gebildete Paßboden-Eaadbereich, stellt einen an sich sehr widerstandsfähigen Bereich, dar, wslcher· jedoch beim Auftreten von Beanspruchungen

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oberhalb eines bestimmten Viertes in Form einer Stülp-Bollbewegung deformierbar ist. Die genannten Kräfte, werden dann an den Randeinfassungsbereichund den Faßmantel weitergegeben und ihr oberster zulässiger Wert findet praktisch nur in der Widerstandsfähigkeit des jeweils verwendeten Bleches seine Grenze <>

Sin ganz wesentlicher "Vorteil der Erfindung ist es, daß durch die erfindungs^emäße Faßbodenkonstruktion die Bildung von Falten oder .Knicken vollständig vermieden wird, welche unter der Wirkung von Kxsschatterungen zu Brüchen führen*,

Im folgenden wird die Brfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen sowie unter Hinweis auf bestimmte Merkmale und Torteile näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:

Figur 1 einen schematischen Axialschnitt

durch ein vollständiges Faß mit einem Faßboden nach der Erfindung,

Figur 2 eine Einzelheit ,des in Figur

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dargestellten Fasses in vei>grÖßertem Maßstab-, welche den Faßboden im unbelasteten Zustand zeigt, und

die Figuren 3

und A ähnliche Darstellungen, welche

den Faßboden unter der 7/irkung jeweils größerer Kräfte verformt wiedergeben, wobei diese Kräfte Tom Faßinneren nach dem Faßäußeren : gerichtet sind.

Gemäß dem hier beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung findet diese auf ein in Figur 1 gezeigtes Faß Anwendung, welches in bekannter Weise einen Faßmantel i, einen unteren Boden 2 und einen oberen Boden,bzw. Deckel 3 besitzt. Der Faßmantel 1 hat in bekannter Weise die Form eines zylindrischen Blechkörpers j der beispielsweise zwei eingerollte Sicken 4 und 5 sowie zwei gewellte Umfangsabschnitte 6 und 7 aufweist. Der, der Erfindung zugrundeliegende Gedanke ist jedoch von der jeweiligen Form des Faßmanteis unabhängig. Jedenfalls muß der Faßmantel jeweils in unmittelbarer

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Nähe des Randeinfassungsbereiches 9 bzw« des Bördelrandes der Faßböden 2 einen zylindrischen Endabschnitt 8 aufweisen.

Bei dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um ein Faß mit einem Fassungs-. vermögen von 120 1 und mit einem Mantel, dessen Durchmesser etwa 4-6 cm beträgt und aus einem Blech von 0,8 mm bzw. 1,0 mm Stärke gefertigt ist, während die nachstehend noch beschriebenen Böden 2, 3 aus einem Blech von 0,7 mm Stärke bestehen.

Betrachtet man beispielsweise den unteren Boden 2, so erkennt man, da£ dieser, ausgehend vom Bereich des Bördelrandes 9> einen in üichtun.j zum Faßinneren verlaufenden, zylindrischen Handsbschnitt 10 aufweist, welcher an dem zylindrischen Bndabschnitt 8 des Fa3mantels anliegt und über einen abgerundeten Grund 11 in eine, eine Umkehrung des cfcUerschnittsverIcufes bildende Kehlung 12 übergeht« Der radial innere leil 12 dieser Handsicke hat eine geringere Tiefe als der radial äußere Randflansch 10 des Faßbodens 2 und ist über einen "ubergsngsbogen 13 mit einem flachen, ringförnigen Bodenbereich 1*4- verbunden, der radial nach innen bis zu einer Ringsicke 15 verläuft. Die Ringsicke 15 hat einen trapezförmigen querschnitt

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mit jeweils abgerundeten Seken. Jm Falle des vorliegend betrachteten Ausführungsbeispieles sind noch zwei weitere, ringförmige flache und zueinander konzentrische Bodenbereiche 16 und 18 vorgesehen, die durch jeweils weitere, im Querschnitt trapezförmige Bingsicken 17 voneinander getrennt sind, Der flache Bodenbereieh IB ist -radial nach innen durchweine mittige Mnbuchtung 19 begrenzt., welche ebenfalls einen trapezförmigen Querschnitt hat*

Das ifeß EL? welches man zweckmäßig als Einbuehtungs-"tiefe des Faßbodens bezeichnet, liegt bei dem betrachteten iusfiihrujigQbeispiel in der Größenordnung von etwa 15 Tm₉ Pa.s Bezugs2eichen H2 bezeichnet die Tiefe der Handsicke 11.. .Per innere. Kr limm wags radius B1 des. ßandsickengrundes .ist ^Qn deren Tiefe abhängig, während der innere Krümmungsradius M2 das Übergangsbogens 13 in der Größenordnung : §twa, 4 mm liegt» - :.

a ist darauf hinzuweisen, daß die Randsiclcen-H2 vDrte.ilhafterweise größer als die Summe der " Krümmungsradien R1 des Handsickengrundes und R2 des

sbogens 15 &&© radial innen "liegenden Flanken-S dta? Eändsicke ist« Die padial imen liegende Flanken-12 der· las-dsiake bildet also mit anderen Worten

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in vorteilhafter »"/eise einen Übergangsbereich mit einem geradlinigen Profil zwischen ihren beiden Endbereichen, über v;elchen sie einerseits an den Randsickengrund 11 und andererseits an den Teil 14 des Faßbodens angeschlossen ist. Der Krümmungsradius R2 ist dabei dem inneren Krümmungsradius R1 zumindest gleich und es sei darauf hingewiesen, daß die Tiefe H2 der Randsicke vorzugsweise gro3er als das Doppelte des Krümmungsradius 31 des Randsickensrundes ist. -

Ferner sei darauf hingewiesen, daß der Krümmungsradius R1 des Randsickengrundes erfindungagemäß so klein gewählt ist, daß die zur Herstellung .dieser RerxLsicke erforderlichen BÖrdervTerkzeuge gerade noch den bei Herstellung der Randsicke auftretenden Kräften standhalten»

Die Tiefen Ξ3 und H*l· der Sicken 15 und 17 sind entweder gleich groß oder etv/as kleiner als die Tiefe K2 der Randsicke, während die mittige Einbuchtung 19 vorteilhaft erweise eine noch etv/as geringere Tiefe Ξ5 besitzt,

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung nimmt die Tiefe der Ringsieken bzw, Einstanzungen nach der -Mitte zu allmählich ab.

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Die/bei a angedeutete Keigung der Flanken der Ringsicken bzw. Einpressungen 15 und 17 sowie der mittigen Einpressung 19 ist vorteilhaft erweise auf einen .Vert in der Größenordnung von 60° begrenzt und die Verbindungsbereiehe der genannten Flanken mit den benachbarten flachen" Eiligbereichen des Faibodens weisen im querschnitt ebenfalls einen Krümmungsradius auf, welcher einen zumindest gleichen, vorzugsweise aber einen größeren Wert hat als der Krümmungsradius R1 der Randsicke 11.

Die Figuren 5 und 4- der Zeichnungen zeigen die in der oben dargelegten .reise gebildete Bodenkcnstruktion unter der ,»"irkung schrittweise größer werdender Kräfte in Richtung vom FaSinneren-nach au2en. 3s ist festzustellen, daß sich eine fortschreitende AuseinanderZiehung des ' Bleches einstellt, welche die umgebogene Randsicke 11 zu verengen sucht, index ein radiales l'achaußenwandern der inneren Flankenwandung 12 stattfindet und au.ierdeu eine Einbiegung der radial auien liegenden Flanschwandung 1G nach innen derart erfolgt, da.; sie sich von dem benachbarten End abschnitt 8 des Fa.ixar.rels abzulösen sucht. Die Tiefe Γ-Ι1' der Falibodeneinb-achtuns ist vorteilhaft erweise so gewählt, da3 auch unter ζu erwartenden !.!aximalbelastun,_o:en ein gewisser Llir-desti-Ä-iechenrausi Hn (Figur ^)

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zur Aufstellfläche hin verbleibt, so daß der Boden selbst niemals trägt und auch nicht auf dem Untergrund aufschlagen kann. Auf diese Weise ist in gewissem Maße sichergestellt, daß der Faßboden nicht durch Bodenunregelmäßigkeiten, beispielsweise durch Steine oder dergl* beschädigt werden kann»

Durch die Erfindung wird eine große Widerstandsfähigkeit des Paßbodens gegenüber Stoßen, Erschütterungen und inneren Überdrücken erzeugt, welche beim Transport bzw. während der Lagerung unter verschiedenen klimatischen Bedingungen auftreten können. Tatsächlich werden alle Beanspruchungen, welche den gültigen Prüfnormen für Behältnisse der betrachteten Art entsprechen, durch Dehnungsbewegungen des Boden aufgenommen, ohne daß es zu einer Bildung von Falten kommt und ohne daß insbesondere bleibende Deformationen auftreten« Ein derartiges Verhalten konnte bei Behältnissen bekannter Bauart bisher nur mit Hilfe bedeutend stärkerer Bodenbleche erzielt werden.

Die Erfahrung hat gezeigt, da.:, die erfindungsgemäße 3andsic>enkonstru>tion mit Vorteil auch auf Fa.Tböden anwendbar ist, '-velche sonst keine Hingsicken aufweisen,,

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Mit anderen Worten kann man auf Rings icken im eigentlichen, üPa-ßboden verzichten} da die erfindungsgemäße Randsickenkonstruktion sich trotzdem noch ^^eitgehend vorteilhaft auswirkt*

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Claims (1)

1. fr

   P a t e nt a η s pr ü ehe

   j) Boden fur Lletallf asser oder dergl., mit einer ins Fa3innere hineinragenden, im Querschnitt an ihrem G-rund gerundeten Hands icke, die einerseits durch einen ■ stirnseitig'vorstehenden, mit seiner radial äußeren Flache an dem zylindrischen FaSmantelrand anliegenden FaSboden-Handflansch und aiiiereraeits . durch einen diesem radial weiter innen gegenüberliegenden» stirnseitig weniger weit als der genannte ^andfiansch vorgestülpten, querschnittsmäBig mit einem tlbergsngsbogen-in die. eigentliche Faßbodenflache übergehenden Randbereich begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daiä die sich aus der Differenz der Ausstülpüngstiefen der diese Randsicke (11) begrenzenden Flankenbereiche (10 bz.v. 12) des Fa3bodens ergebende Bandsickentiefe (H2)· größer als die unter der zu erv/artenden Ll erfolgende Ausbiegung des F-äübödens· ist,

   2* Fa^boden nach Anspruch 1,. dadurch".gekennzeichnet daB der Krümmungsradius (3.2) des genannten Übergar.gs^ bogens (15) Diindestens, gleich dem Krümmungoraoius

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   des Hand s ick engrunde s^: (11) ist. -

   3. Faßboden nach Anspruch 1■oder 2, dadurch gekennzeichnet, dai die Randsickentiefe (H2) größer als ■die. Sumine (R1 + RZ) der Krümmungsradien (R1, Rk) des Randsickengrundes und des tlbergangsbogens (13) ist.

   4. FaSooden nach Ai: Spruch' 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Randsickentiefe (H2) größer als der doppelte Krümmungsradius (R1) des Randsickengrundes (11)ist.

   5· Fa3boden nach .,einen: der Ans r'iche 1 bis ^, dadurch gekennzeichnet, daii der'Krümmungsradius (31) des Randsickengrur-des (1.1) so klein ist, dö-ϊ gerade noch eine eiir.vandfreie Bördelung des Faibodenrandes möglich ist.

   6. Fa3boden iiach eines der Ar_s_:ruch.e 1 bit 5, bei welcher sich an den genannten übergangsbogen in ,iev/eils abv/echselnder Folge raiisi r.uch innen mindestens jeweils ein. f la eher riiigföriuiger 5ode_;n_:ber eich und jeweils r.indestens eine konzentrische, rinsf^rjiige Sicke a ns chi ie ?,e η-, dadurch cekennzeichneij:, däi diese konzentrischen rins:,^-_;.\;. förmigeii oicken (15, 1'7) ia querschnitt ein trapezförmiges

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   Profil haben, dessen Profilflanken mit der Faßbodenebene Jeweils einen Winkel von ungefähr 60° einschließen.

   7« Faßboden nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefen dieser ringförmigen Sicken (I5j 17) vom Faßbodenrand zur Mitte des Faßbodens hin abnehmen.

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