DE1937815C3 - Kunststoffbehälter, insbesondere Heizöl-Behälter - Google Patents

Description

unteren Wandungsteile ebenso wie die Stirnflächen des Behälters eben ausgeführt sind. Um bei mehr oder weniger hohem Innendruck ein Ausbeulen der Wandungen zu verhindern, ist dieser bekannte Behälter allseitig doppelwandig ausgeführt, was jedoch infolge der dreidimensionalen Versteifung wiederjm zu gewichtsmäßig schweren und schwierig herzustellenden Konstruktionen führt

Aufgabe der Erfindung ist es, die erwähnten Schwierigkeiten zu beheben und auf wirtschaftliche Weise herstellbare Kunststoffbehälter mit genügender Festigkeit, insbesondere Beulfestigkeit, zu ermöglichen, die auch ein Abweichen von der kreiszylindrischen Form zulassen und trotz dieses Abweichens auch Innendrücken von z. B. 1 bar Überdruck und darüber durch höhere Biegesteifigkeit und Ausbeulfestigkeit gewachsen sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die einander gegenüberliegenden, je zu im wesentlichen in sich starren Wänden versteiften großen Seitenwände durch zylindrisch gewölbte dünnwandige Decken- und Bodenteile miteinander verbunden sind, deren Wölbungshalbmesser so gewählt ist, daß eine an der Übergangsstelle von den Seitenwänden in die gewölbten Decken- und Bodenteile angreifende Resultierende der an dieser Übergangsstelle angreifenden, durch den Innendruck erzeugten Kräfte in der Ebene der Seitenwände liegt

Durch diese Maßnahmen wird insbesondere erreicht daß infolge der Versteifung der einander gegenüberliegenden großen Seitenwände ausschließlich durch die gewölbten Decken- und Bodenteile die auf die Seitenwände wirkenden Innendrücke ganz oder im wesentlichen ganz von diesen Decken- und Bodenteilen aufgenommen werden, während die Endteile im wesentlichen von der Aufnahme dieser Kräfte entlastet sind. Die Größe der Wölbung kann hierbei durch Versuche oder a-if Grund der Formeln für die statischen Beanspruchungen von zylindrischen Behältern festgestellt werden. Es läßt sich hierdurch erreichen, daß die Ausbeulungen, die bei den etwa auf bisherige Weise hergestellten Kunststoffbehältern im Bereich der Seitenwände auftreten bzw. die Einbeulungen im Bereich der Decken-, Boden- und Endteile, ganz oder im wesentlichen ganz ausgeglichen werden. Die die Seitenwände auseinanderdrückenden Kräfte stehen hierbei mit den nach Art einer Membranwirkung erzeugten Zugkräften in den gewölbten verbindenden Wandungsteilen im Gleichgewicht, und Verformungen des Behälters werden praktisch vollständig vermieden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die großen Seitenwände durch zu ihnen innen und im Abstand parallel verlaufende Versteifungswandteile zu den in sich starren Wänden versteift. Die Versteifungswandteile können mit den Seitenwänden des Behälters ganz oder teilweise Hohlräume bilden, oder es können die Seitenwände zur Bildung der Versteifungswandteile ein- oder ausgebuchtet sein, wobei die Ein- oder Ausbuchtungen durch außen aufgebrachte zusätzliche Versteifungswandteile zu Hohlräumen geschlossen sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Seitenwände mehrere nebeneinanderliegende Ein- oder Ausbuchtungen aufweisen und die außen aufgebrachten zusätzlichen Versteifungswandteile durchgehend sein.

Die Hohlräume können, etwa zur Wärmeisolierung oder zur weiteren Versteifung, in an sich bekannter Weise mit Füllstoff, z. B. Polystyrolhartschaum, gefüllt sein. In einer für die Herstellung besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Behälter aus zwei — vorzugsweise gleichen — schaienförmigen, je eine Seitenwand sowie je einen Teil der gewölbten Decken- und Bodenteile und Endteile umfassenden Behälterteilen zusammengesetzt und verklebt wobei die Teilungsebene parallel oder schräg zu den Seitenwänden verläuft Derartige Behälterteile können in der gleichen Preßform hergestellt werden. Eine solche Anordnung der Teilfuge bzw. der die Behälterteile miteinander verbindenden Naht weist außerdem den wesentlichen Vorteil auf, daß sich die Teilfuge bzw. Naht in einem Bereich des Behälters befindet in dem nur Zugkräfte wirken. Dieses wirkt sich einerseits auf das Behältermaterial selbst aber ebenso auch auf das zum Verkleben der beiden Teile dienende Material besonders günstig aus, da die Zugkräfte von dem Kunststoffmaterial bzw. dem Klebeharz aufgenommen werden, eine Abschälwirkung desselben infolge einer Biegebeanspruchung dagegen vermieden wird.

Vorteilhaft überlappen sich die Behälterteile an ihren Rändern einander, und die Fuge zwischen den beiden Behälterteilen ist durch einen Kunststoffstreifen überdeckt, wobei die Fuge zwischen den Behälterteilen bzw. dem überdeckenden Kunststoffstreifen durch Klebeharz ausgefüllt ist Eine solche Verbindung wirkt ebenfalls versteifend gegen ein Einziehen der gewölbten Decken- und Bodenteile.

Vorteilhaft besteht der Behälter in an sich bekannter Weise aus glasfaserverstärktem Kunststoff.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigt

F i g. 1 die Seitenansicht eines Behälters,

F i g. 2 die Längsansicht des Behälters nach Fig. 1.

F i g. 3 die Draufsicht auf den Behälter nach F i g. 1,

F i g. 4 einen Schnitt durch die Behälternaht entsprechend dem Kreis 4 in F i g. 2 in größerem Maßstabe,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Seitenwand des Behälters entsprechend dem Kreis 5 in F i g. 2 in einem der F i g. 4 entsprechenden Maßstabe,

F i g. 6 und 7 Querschnitte von zwei Alternativen für die Ausbildung des Behälters und

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Behälters.

Bei der Ausführungsform des etwa flache Quaderform besitzenden Behälters nach F i g. 1 bis 5 ist der Behälter aus den beiden schaienförmigen, beispielsweise aus glasfaserversteiftem Kunststoff bestehenden Behälterteilen A und B mit einer etwa in der vertikalen Mittelebene m-m liegenden Naht zusammengesetzt. Der Behälter als Ganzes weist eine Höhe .« und eine Breite y auf. Die einander gegenüberliegenden großen Seitenwände A\ bzw. B\ des Behälters sind miteinander durch die verbindende Umfangswand C mit den Decken- und Bodenteilen au h bzw. a* fc und den Endteilen a₂, bz bzw. a*, f>₄ verbunden. Die Decken- und Bodenteile sind im Querschnitt zylindrisch gewölbt

Der Behälter ist z. B. mit vier Füßen 10, die paarweise durch einen Versteifungssteg 11 miteinander verbunden sind, auf dem Boden abgestützt Einfüllstutzen 12 und Abfüllstutzen 13 sind in der vertikalen Mittelebene m-m des Behälters etwa im versteifenden Nahtbereich desselben angeordnet. Füße und Stutzen sind beispielsweise ebenfalls aus Kunststoff gefertigt.

In cer Ausführungsform nach F i g. 1 bis 5 weisen die Seitenwände A\ bzw. B\ des Behälters als Versteifungswandteile nach innen gerichtete Einbuchtungen 14 auf,

von denen ζ. B. jeweils fünf auf jeder Behälterseite vorgesehen sind, die sich parallel nebeneinander vertikal erstrecken. Jede der Einbuchtungen geht allseitig mit Abschrägiingen 14a und großen Abrundungen innen und außen in den äußeren Teil 15 der Seitenwand des Behälters über, an den sich mit Abrundung die Deckenleile a\, b\ usw. anschließen. Der Winkel λ, unter dem die Abschräguingen 14a zu den \Vandteilen 14, 15 geneigt sind, liegt im Bereiche von etwa 30° und soll 45° nicht überschreiten. Die Einbuchtungen 14 sind auf jeder Seite des Behälters durch eine Kunststoffplatte als zusätzliches Versteifungswandteil 16 überdeckt, die mit dem äußeren Teil 15 der Seitenwand durch Klebematerial, z. B. Klebeharz, verbunden ist, wie dieses bei 57 in F i g. 5 angedeutet ist. Es werden dadurch Hohlräume 115 zwischen den ,Wandteilen 14, 16 erzeugt, die den in horizontaler Richtung wirkenden Kräften Ph des llnnendruckes ein hohes Widerstandsmoment entgegensetzen, derart, daß sie mindestens im Querschnitt je wie eine starre Einheit wirken, die durch die Kräfte Ph als Ganzes nach außen gedrückt, nicht aber — wie bei unversteiften Seitenwänden — nac!i außen ausgebeult werden.

Wie des weiteren F i g. 4 für die Deckenteile a\ und b\ zeigt, ist das eine dieser beiden Deckenteile, in der Zeichnung b\, über die gleichzeitig die Naht der Behälterteile enthaltende vertikale Mittelebene m-m durch einen Rand 19 verlängert und auswärts gekröpft, derart, daß dieser Rand 19 über den der Naht benachbarten Rand 20 des anderen Deckenteiles, in der Zeichnung a\, dessen dem Rand 19 entsprechender Randteil z. B. fortgeschnitten ist, hinweggreift.

Die Fuge zwischen den beiden Behälterteilen bzw. den Deckenteilen a\ und b\ wird wieder durch ein Klebematerial, z. B. Klebeharz 21, ausgefüllt, welches die beiden Deckenteile fest und dicht miteinander verbindet. Bei einem Behälter, der größere Kräfte aufnehmen muß, überdeckt ein zusätzlicher Kunststoffstreifen 22 die Nahtfuge zwischen den beiden Deckenteilen des Behälters auf dessen Innenseite und ist mit den Deckenteilen verklebt.

Der Wölbungshalbmesser rder zylindrisch gewölbten Decken- und Bodenteile a\, b\ bzw. ai, bi ist derart gewählt, daß diese Teile nur oder praktisch nur auf Zug beansprucht werden, d. h., es steht die Neigung zum Einziehen oder Einbeulen der Decken- und Bodenteile durch die auf die Seitenwände wirkenden größeren horizontalen Kräfte P/, mit der Neigung zum Ausbeulen durch die unmittelbar auf die Decken- und Bodenteile wirkenden vertikalen Kräfte P_v des Innendruckes im Gleichgewicht. Die erforderliche Wölbung der Decken- und Bodenteile bzw. deren Wölbungshalbmesser r ergibt sich hierbei aus den Abmessungsverhältnissen des Behälterquerschnittes nach den bekannten statischen Formeln für kreiszylindrische Behälter.

Statt daß die Seitenwände .4., ßi der Behälterteile A. B entsprechend F i g. 1 bis 5 nach innen ausgebuchtet sind und die Einbuchtungen 14 durch ein zusätzliches ι Versteifungswandteil 16 überdeckt werden, können auch gemäß Fig. 6 die Seitenwände A\, B\ als Teil der Behälterteile A. B im wesentlichen eben ausgebildet sein, während die Versteifung auf der Innenseite des Behälters durch ein Versteifungswandteil 114 erfolgt,

iii das durch Abschrägungen 114a an den äußeren Teil 116 der Seitenwand anschließt.

Gegebenenfalls können auch die einzelnen Einbuchtungen (4 je durch gesonderte Versteifungsplattenteile abgedeckt werden, doch ist eine gemeinsame Abdek-

>■> kung aller Einbuchtungen einer Seitenwand durch ein durchgehendes Versteifungswandteil 16 für die Steifigkeit des Behälters wirksamer. Sinngemäß gleiches gilt auch für die Versteifungswandteile 114 beim Ausführungsbeispiel nach Fig.6, die ein gemeinsames Versteifungswandteil oder voneinander getrennte Versteifungswandteile bilden können.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 ist der Behälter aus zwei gleichen Teilen A, B mit schräger Naht bzw. Teilungsebene m\-m\ zusammengesetzt. Zur

r> weiteren Versteifung der Seitenwände A\, ßi sind die inneren Versteifungswandteile 114 mit den äußeren Teilen 116 der Seitenwände durch zusätzliche Versteifungselemente 123 verbunden.
Auch sonst können die Versteifungen in anderer

in Weise ausgebildet sein; beispielsweise kann eine durchgehende Ein- oder Ausbuchtung vorgesehen sein, die nach außen oder innen durch ein oder mehrere zusätzliche Wandteile zu Hohlwänden ausgebildet und durch einzelne innere Stege gegeneinander versteift ist.

r> Ferner brauchen die Seitenwände Ai und ßi keine ebenen Wände zu bilden; sie können beispielsweise auch leicht gewölbt sein.

Sofern erforderlich, kann der Behälter auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein. Eine solche

w Unterteilung kommt beispielsweise für Großbehälter in Frage, bei denen eine Herstellung aus nur zwei Teilen auf Fertigungsschwierigkeiten stößt Soweit möglich, ist jedoch eine Bauart aus zwei schalenförmigen Hälften, wie sie in den Figuren dargestellt ist, für die Aufnahme

•»5 der Kräfte in der Regel am günstigsten.

F i g. 8 zeigt des weiteren einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform, bei der die Seitenwände, z. B. Au durch Versteifungswandteile 214 versteift sind, die ihrerseits durch eine durchgehende Platte 224 miteinander versteift sind, so daß Hohlräume 18 und 18a gebildet werden. Diese sind, wie dieses auch bei den anderen Ausführungsformen mit Hohlräumen vorgesehen sein kann, mit einem Füllstoff, ζ. Β. Polystyrolhartschaum, gefüllt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Kunststoffbehälter, insbesondere Heizöl-Behälter, welcher etwa die Gestalt eines abgeflachten Quaders mit einander gegenüberliegenden großen Seitenwänden und im Vergleich dazu kleinen Decken-, Boden- und Endteilen besitzt, dadurch gekennzeichnet, dss.3 die einander gegenüberliegenden, je zu im wesentlichen in säch starren Wänden versteiften großen Seitenwände (Au B\) durch zylindrisch gewölbte, dünnwandige Decken- und Bodenteile (au b\; a$, O3) miteinander verbunden sind, deren Wölbungshalbmesser (r) so gewählt ist, daß eine an der Obergangsstelle von den Seitenwiinden (Au B₁) in die gewölbten Decken- und Bodenteile (au b\\ 33, £3) angre^:fende Resultierende der an dieser Übergangsstelle angreifenden, durch den Innendruck erzeugten Kräfte in der Ebene der Seitenwände (Au B\) liegt.

2. Kunststoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die großen Seitenwände (Au B₁) durch zu ihnen innen und im Abstand parallel verlaufende Versteifungswandteile (14, 114, 214) zu den in sich starren Wänden versteift sind.

3. Kunststoffbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungswandteile (114, 214) mit den Seitenwänden (A₁, B\) des Behälters ganz oder teilweise Hohlräume (18) bilden.

4. Kunststoffbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (Au B\) zur Bildung der Versteifungswandteile ein- oder ausgebuchtet und diese Ein- oder Ausbuchtungen (14) durch außen aufgebrachte zusätzliche Versteifungswandteile (16) zu Hohlräumen (18) geschlossen sind.

5. Kunststoffbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (Au Si) mehrere nebeneinanderliegende Ein- oder Ausbuchtungen (14) aufweisen und die außen aufgebrachten zusätzlichen Versteifungswandteile (16) durchgehend sind.

6. Kunststoffbehälter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (18) in an sich bekannter Weise mit Füllstoff, z. B. Polystyrolhartschaum gefüllt sind.

7. Kunststoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus zwei — vorzugsweise gleichen — schalenförmigen, je eine Seitenwand (A\, B\) sowie je einen Teil der gewölbten Decken- und Bodenteile (au fti; a* 63) und Endteile (ai, tu; a«, bn) umfassenden Behälterteilen (A, B) zusammengesetzt und verklebt ist,, wobei die Teilungsebene parallel (m-m)oder schräg (m\-m\) zu den Seitenwänden (Au Si) verläuft.

8. Kunststoffbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterteile (A, B) an ihren Rändern (19, 20) einander überlappen und die Fuge zwischen den beiden Behälterteilen (A, B) durch einen Kunststoffstreifen (22) überdeckt ist, wobei die Fuge zwischen den Behälterteilen (A, B) bzw. dem überdeckenden Kunststoffstreifen (22) durch Klebeharz (21) ausgefüllt ist.

9. Kunststoffbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter in an sich bekannter Weise aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht.

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffbehälter, insbesondere Heizöl-Behälter, welcher etwa die Gestalt eines abgeflachten Quaders mit einander gegenüberliegenden großen Seitenwänden und im Vergleich dazu kleinen Decken-, Boden- und Endteilen besitzt

Kunststoffbehälter, die einem Innendruck unterworfen sind oder einem solchen standhalten müssen, wie dieses z. B. auch bei Heizölbehältern vorgeschrieben ist, sind bisher überwiegend als kreiszylindrische Behälter ausgeführt worden. Solche Behälter sind jedoch in vielen Fällen aus räumlichen Gründen ungeeignet Während es bei Stahlbehältern kein Problem bildet von der Kreiszylinderform abweichende Behälter auch dann zu verwenden, wenn diese unter höherem Innendruck stehen, bereitet dieses Problem bei Kunststoffbehältern erhebliche Schwierigkeiten, dieses insbesondere deswegen, weil der Elastizitätsmodul ungleich kleiner als derjenige von Stahl ist und etwa nur V20 des letzteren beträgt Kunststoffbehälter werden im allgemeinen aus Glasfaser-Kunststoffband gewickelt und lassen bei einer solchen Ausbildung eine von einem kreisrunden Querschnitt abweichende Form praktisch nur schwer oder nicht zu. Auch lassen sich Versteifungen des Behälters kaum vorsehen. Außerdem müssen an den Enden des Behälters Böden eingesetzt werden, die schwache Stellen im Nahtbereich der Bodenkrempen ergeben. Solche von der Kreiszylinderforni abweichende, gewickelte Behälter weisen keine oder nur sehr geringe Beulfestigkeit gegenüber Innendrücken auf. Schon bei geringen Innendrücken von weniger als 0,5 bar Oberdruck entstehen bei Behältern in der bei Heizölbehältern üblichen Größe und bei einer Wandstärke in der Größenordnung von 4 bis 5 mm Ausbeulungen, die in der Größenordnung von 10 bis 20 cm liegen. Während bei großem Innendruck die gegenüberliegenden Wandungen eines Stahlbehälters durch Zuganker gegeneinander versteift werden können, ist dieses bei Kunststoffbehältern praktisch nicht möglich. Auch andere Wandstärken geben bei Kunststoffbehältern nicht die genügende Festigkeit oder sind wirtschaftlich nicht vertretbar. In allen Fällen entstehen infolge der verschiedenen Druckkomponenten in den zueinander senkrechten Richtungen Biegebeanspruchungen, die ein Ausbeulen an den größeren Flächen und ein Einziehen an den kleineren Flächen sowie gegebenenfalls die Gefahr eines Reißens des Materials hervorrufen.

Aus der schweizerischen Patentschrift 4 11 703 ist ein Tank aus glasfaserverstärktem Polyester-Kunststoff bekannt, der etwa die Form eines abgeflachten Quaders besitzt und aus einem oberen und unteren deckelartigen Teil sowie aus einer Reihe plattenartiger oder winkelförmiger Teile zusammengesetzt ist. Bei diesem im Bereich seiner Kanten abgerundeten Behälter sind die einzelnen, rechtwinklig abgebogenen Teile miteinander verklebt, wobei die miteinander verklebten, senkrecht zur Tankfläche stehenden Kanten Versteifungsstege bilden. In den ebenen Wandungen dieses Behälters treten naturgemäß starke Biebebeanspruchungen auf, denen nur dadurch entgegengewirkt werden kann, daß die Behälterwandungen allseitig stark versteift werden. Dies hat aber wiederum eine gewichtsmäßig schwere, schwierig herzustellende und unwirtschaftliche Konstruktion zur Folge.

Aus der Zeitschrift »Kunststoff-Berater«, August 1964, Seite 570, ist des weiteren ein kubischer Behälter aus glasfaserverstärktem Kunststoff bekannt, bei dem die die beiden Seitenwände verbindenden oberen und