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Behälter, insbesondere Druckluftbe-
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hälter bzw. Luftaufbereitungsbehälter Die Erfindung bezieht sich
auf einen Behälter, insbesondere Druckluftbehälter bzw. Luftaufbereitungsbehälter
für Druckluftanlagen, insbesondere Druckluftbremsanlagen von Schienen- oder Straßenfahrzeugen,
mit wenigstens einem topfartigen, unter Verwendung des Tiefziehverfahrens hergestellten
Behälterteil aus Stahlwerkstoff, dessen Rand mit einem im wesentlichen gleichartigen
Behälterteil oder einer Anschlußplatte vermittels einer Ringnaht verschweißt ist.
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Derartige Behälter sind bekannt. Die Behälterteile werden dabei vollständig
im Tiefziehverfahren hergestellt, wobei zumeist mehrere Tiefziehstufen erforderlich
sind. Die mehreren Tiefziehstufen verteuern die Herstellung der Behälterteile. Beim
Tiefziehen erfährt der Stahlwerkstoff keinerlei Verfestigung und auch keine Glättung
seiner Oberfläche, was bei der Auslegung des Behälters selbst und seines Korrosionsschutzes
zu berücksichtigen ist. An der die beiden Behälterteile verbindenden Schweißnaht
entsteht im Behälterinneren zumeist ein Ringwulst, welcher das Abfließen von Kondenswasser
aus einem Behälterteil zu einer im anderen Behälterteil befindlichen Entwässerungsöffnung
behindert, die bekannten Behälter sind daher im Bereich der Schweißnaht besonders
korrosionsgefährdet, zumal der unebene Schweißnaht-Wulst im
Behälterinneren
auch das Aufbringen bzw. die Dichtigkeit eines inneren Korrosionsschutzüberzuges
behindert.
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Zum Vermeiden der großen Ziehtiefe für die Behälterteile und damit
zum Verbilligen der Behälter ist es bereits bekannt (DE-OS 28 31 045, US-PS 2 026
501), den Behälterboden mit einem nur schmalen Abschnitt für die Mantelwandung durch
Ziehen oder Pressen herzustellen und sodann den schmalen Mantelwandungsabschnitt
mit einem als restliche Mantelwandung dienenden Rohrabschnitt zu verschweissen.
Hierdurch werden zwar die mehreren Tiefziehstufen vermieden, doch treffen die vorstehenden
Bemerkungen hinsichtlich Materialfestigkeit und Oberflächenrauhigkeit sowie Korrosionsschutz
weiterhin zu.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter der eingangs
genannten Art derart auszubilden, daß er bei guter Materialausnutzung und guter
Korrosionsbeständigkeit kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Behälterteil
aus einem kreisscheibenförmigen Materialstück gefertigt ist, welches vermittels
Tiefziehens unter geringer Wandstärkenverminderung in eine topfartige Grobform mit
nur geringer Höhe der Mantelwandung und anschließend vermittels kaltem Fließdrückens
unter starker Verminderung der Wandstärke in seine Endform gebracht wird.
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Die so gefertigten Behälterteile weisen durch die Kaltverformung eine
wesentlich gesteigerte Materialfestigkeit auf, die Wandstärken des Behälterteiles
können also bei gleicher Belastung geringer als bei bisherigen Behältern ausgelegt
werden, wodurch eine Materialersparnis möglich ist. Zudem weisen die Behälterteile
an
ihrer inneren Oberfläche eine nur sehr geringe Materialrauhigkeit von beispielsweise
nur ca. 8#12/i m auf, wodurch bereits bei nichtkonservierter bzw. nicht mit einer
Korrosionsschutzschicht bedeckter Materialoberfläche ein Korrosionsangriff im Vergleich
zu den bisher üblichen wesentlich rauheren Behälterinnenflächen beachtlich verzögert
und erschwert wird. Der Vorteil der eingangs erwähnten, bekannten Behälter, nur
eine Schweißnaht mit demwentsprechend geringer thermischer Beeinflussung des Behälterwerkstoffes
und niedriger- Fertigungskosten zu benötigen, bleibt dabei erhalten.
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In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten
für der Erfindung entsprechende Behälter aufgezeigt. Die Ausbildung nach Unteranspruch
3 vermeidet dabei bei Druckbeaufschlagen des Behälters ein als "Atmen" bezeichenbares
Verformen der Bodenabschnitte der Behälterteile, wodurch sich eine Steigerung der
Dauerstandsfestigkeit des Behälters ergibt.
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Bei einem nach Unteranspruch 4 ausgebildeten Behälter läßt sich die
Schweißnaht besonders kostengünstig und ohne Beeinträchtigung der Behälterinnenwandung
anbringen.
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Bei dieser Behälterausbildung ist das Anordnen einer Nut gemäß Unteranspruch
6 besonders zweckmäßig, da durch diese Nut im Behälterinnenraum angesammeltes Kondenswasser
von einem Behälterteil zum anderen Behälterteil fließen und somit durch nur eine
Entwässerungsöffnung vollständig abgelassen werden kann. Es ist somit eine Steigerung
der Korrosionsbeständigkeit des Behälters erreichbar. Eine Ausbildung des Behälters
nach den Unteransprüchen 4 und 5 sowie gegebenenfalls 6 stört auch beim Aufbringen
einer Korrosionsschutzschicht auf der Behälterinnenwandung nicht, bei einer derartigen
Ausbildung
ist also kostengünstig eine gleichmäßige, dichte Korrosionsschutzschicht
auf die Behälterinnenwandung aufbringbar.
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Bei einem die Abmessungen nach Unteranspruch7 aufweisenden Behälter
können die Abmessungen der Behälterteile denjenigen von Bremszylindern in Druckluftbremsanlagen
entsprechen. In diesem Fall können die Werkzeugkosten für die Herstellung des Behälters
dadurch besonders gesenkt werden, daß als Tiefzieh- und/oder Fließsolche Werkzeuge
e drückwerkzeuge[enutzt werden, welche ursprünglich für die Herstellung von
Bremszylindern vorgesehen waren und benutzt wurden, infolge Abnutzung für eine Bremszylinderherstellung
mit den dort geforderten, genauen Maßen jedoch nicht mehr geeignet sind; es können
also unbrauchbar gewordene Werkeuge aus der Bremszylinderfertigung übernommen werden.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele für nach der Erfindung
ausgebildete Behälter dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Luftbehälter im Schnitt,
Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 bis Fig. 5 verschiedene
Fertigungsstufen für ein-Behälterteil, Fig. 6 und Fig.7 eine Einzelheit einer Ausführungsvariante
im Schnitt und in Ansicht und
Fig. 8 eine besonders für Luftaufbereitungsbehälter
geeignete Ausführungsform des Behälters.
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Gemäß Fig. 1 besteht der Behälter aus zwei topfartigen Behälterteilen
1 und 2, deren jedes einen im wesentlichen ebenen Bodenabschnitt 3 bzw. 4 aufweist,
dessen Rand gut abgerundet in eine zylindrische Mantelwandung 5 bzw.
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6 übergeht. Der Bodenabschnitt 3 bzw. 4 stellt mit der Mantelwandung
5 bzw. 6 jeweils ein einstückiges Bauteil dar. Wie aus Fig. 1 ersichtlich weisen
die Bodenabschnitte 3 bzw. 4 jeweils eine größere Wandstärke auf als die Mantelwandungen
5 bzw. 6. Die beiden im wesentlichen gleichartig ausgebildeten, vorallem wenigstens
annähernd gleichen Durchmesser aufweisenden Behälterteile 1 und 2 liegen mit den
ihre Uffnungen umgebenden Rändern aneinander an und sind dort durch eine ringförmige
Schweißnaht 7 miteinander verschweißt. Das gemäß Fig. 1 linke Behälterteil ist in
seiner Mantelwandung 5 mit einer Entwässerungsöffnung 8 versehen, der Behälter ist
derart einzubauen, daß sich diese Entwässerungsöffnung 8 an der tiefsten Stelle
der Mantelwandung 5 befindet. An die Entwässerungs-Elish~S für oin öffnung 8 ist
auf der Außenseite des Behälters ein § übliches, hier nicht näher zu erläuterndes
Entwässerungsventil angesetzt. Anstelle des Entwässerungsventils 9 kann in die Entwässerungsöffnung
8 auch eine nicht dargestellte, übliche Kondensatablaßschraube eingesetzt sein.
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Des weiteren ist der Behälterteil 1 in seinem Bodenabschnitt 3 mit
einer Anschlußöffnung 10 versehen. In entsprechender Weise können sowohl das Behälterteil
1 wie das Behälterteil 2 in nicht dargestellter Weise mit weiteren Anschlußöffnungen,
evtl. auch weiteren Entwässerungsöffnungen und erforderlichenfalls auch mit üblichen
Flanschen oder Befestigungsvorrichtungen beispielsweise entsprechend der bereits
erwähnten DE-OS 28 31 045 versehen sein.
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Eine durch einen strichpunktierten Kreis umzeichnete Einzelheit in
Fig. 1 ist in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Es ist ersichtlich, daß
die Mantelwandung 6 des Behälterteils 2 nahe des offenen Endes einen kurzen, eingezogenen
Mantelwandungsabschnitt 11 aufweist, der in einem Winkel von ca. 450 nach radial
innen abgebogen verläuft. Der Betrag der Einziehung des Mantelwandungsabschnittes
11 entspricht etwa der Stärke der Mantelwandung 6. Die Stirnfläche der Mantelwandung
5 des anderen Behälterteiles 1 ist radial außen angefast bzw. unter einem Winkel
von ca. 450 abgeschrägt, derart, daß bei Aneinanderliegen der beiden Mantelwandungen
5 und 6 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise eine umlaufende Ringnut gebildet wird,
deren Seitenwandungen jeweils unter etwa 450 geneigt verlaufen; In der Ringnut befindet
sich die im Querschnitt V-förmige Schweißnaht 7, welche die Ringnut vorzugsweise
völlig ausfüllt. Es ist ersichtlich, daß die Schweißnaht praktisch nicht in den
Innenraum des Behälters ragt.
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Die Behälterteile 1 und 2 sind aus kreisscheibenförmigen Materialstücken
12 hergestellt, ein derartiges, rondellartiges Materialstück 12 ist in Fig. 3 im
Schnitt gezeigt. Durch Tiefziehen wird das Materialstück 12 gemäß Fig. 3 in eine
topfartige Grobform 13 gemäß Fig. 4 gebracht, wobei das Materialstück 12 höchstens
eine geringe Verminderung seiner Wandstärke erfährt. Aus der Grobform 13 gemäß Fig.
4 wird durch kaltes Fließdrücken unter starker Verminderung der Wandstärke eine
Endform der Behälterteile 1 bzw. 2 hergestellt, wie sie in Fig. 5 im Schnitt gezeigt
ist. Dabei ist wesentlich, daß der Bodenabschnitt 3, 4 eine nennenswert größere
Wandstärke x erhält als die Mantelwandung 5, 6, welche die Wandstärke y aufweist.
Bei dem kalten Fließdrücken erfährt der
Stahlwerkstoff eine Kaltverformung,
welche die Materialstreckgrenze um mehr als 50t steigern kann, welche also zu einer
wesentlichen Steigerung der Festigkeit des Stahlwerkstoffes führt. Anschließend
an das Fließdrücken wird der offene Rand der Mantelwandung 6 des Behälterteiles
2 in die aus Fig. 1 und 2 ersichtliche Form eingezogen und es erfolgen des weiteren
mechanische Bearbeitungsvorgänge zum Anbringen der Anschlußöffnung 10 bzw. der Entwässerungsöffnung
8 und, soweit erforderlich, der weiteren, nicht dargestellten Uffnungen, Flansche
und/oder Haltevorrichtungen. Danach werden die Behälterteile 1 und 2 mit ihren offenen
Enden zusammengefügt, und mittels der Schweißnaht 7 miteinander dicht verbunden.
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Um ein gutes Abfließen des Kondenswassers zu ermöglichen, ist es zweckmäßig,
vor dem Zusammenfügen und Verschweißen der beiden Behälterteile 1 und 2 den eingezogenen
Mantelwandungsabschnitt 11 des Behälterteiles 2 mit wenigstens einer Nut 14 zu versehen,
welche parallel zur Mantelwandung 2 bzw. zu deren Achsrichtung 15 verläuft, und
deren Grund 16 in Verlängerung der inneren Oberfläche 17 verläuft. Die den Mantelwandungsabschnitt
11 durchbrechende Nut 14 ist aus den Fig, 6 und 7 ersichtlich, wobei Fig. 6 einen
vergrößerten Teilschnitt durch die Mantelwandung 6 im Bereich der Nut 14 und die
Fig. 7 eine Aufsicht auf den die Nut 14 beinhaltenden Mantelwandungsabschnitt 11
zeigt. Beim Zusammensetzen der beiden Behälterteile 1 und 2 ist darauf zu achten,
daß die Entwässerungsöffnung 8 und die Nut 14 in einer Mantellinie des Behälters
liegen, so daß bei Montage des Behälters mit waagrechter Achsrichtung 15 durch entsprechende
Drehlage des Behälters die Entwässerungsöffnung 8 und die Nut 14 in die jeweils
tiefsten Lagen bringbar sind.
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Im Behälterteil 2 anfallendes Kondenswasser kann dann aus diesem Behälterteil
ohne Behinderung durch die Nut 14 zum Behälterteil 1 und aus diesem durch die Entwässerungsöffnung
8 abfließen.
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Die Behälterteile 1 und 2 weisen jedenfalls an ihren Innenseiten aufgrund
ihrer besonderen Herstellung eine nur sehr geringe Rauhigkeit in der Größenordnung
von ca. 8-1 P m auf. Diese geringe Rauhigkeit behindert Korrosionsangriffe beispielsweise
durch Kondenswasser auf das blanke Behältermaterial, auch falls die Behälterinnenwandungen
nicht mit einem Korrosionsschutz belegt werden. Die Korrosionsanfälligkeit des Behälters
kann weiter durch Aufbringen eines üblichen Korrosionsschutzmittels, eines Lackes
oder eines Kunststoffüberzuges, auf die Behälterinnenwandungen gesteigert werden,
wobei die geringe Rauhigkeit der Behälterwandungen die Dichtigkeit auch sehr dünner
Korrosionsschutzüberzüge gewährleistet. Auch die Schweißnaht 7 beeinträchtigt den
Korrosionsschutz nicht, da sie praktisch keine nennenswerte Oberfläche zum Behälterinnenraum
hin aufweist, also weder die Rauhigkeit noch die Materialzusammensetzung an der
Behälterinnenwandung stört. Es ist dabei wesentlich, daß das Anbringen der Schweißnaht
7 nur eine geringe thermische Beeinflussung der Behälterteil-Materialien bedingt,
wodurch deren Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erhalten bleibt.
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Falls der Behälter Größenabmessungen aufweist, in welchen der Behälterdurchmesser
etwa zwischen 65 und 500 mm und die Behälterlänge zwischen 150 und 2 000 mm beträgt,
können als Werkzeuge für das Formen der Behälterteile 1 und 2, wie es zu Fig. 3
bis Fig. 5 vorstehend beschrieben wurde, Werkzeuge verwendet werden, welche ursprünglich
zur
Herstellung von Bremszylindern für Druckluftbremsanlagen von Schienen- oder Straßenfahrzeugen
benutzt wurden, infolge Abnutzung für diese Bremszylinderherstellung jedoch nicht
mehr verwendbar sind. Diese Weiterverwendung von für Druckluftbremszylinder nicht
mehr verwendbaren Werkzeugen für die Herstellung der Behälterteile 1, 2 ermöglicht
eine sehr wirtschaftliche Fertigung dieser Behälterteile.
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Wie bereits erwähnt, weisen die Bodenabschnitte 3, 4 des Behälters
eine größere Wandstärke auf als die Mantelwandungen 5, 6. Hierdurch ergibt sich
eine große Steifigkeit des Behälters, derart, daß bei wechselndem Druck im Behälterinneren
die Bodenabschnitte 3, 4 nur wenig verformt werden, also praktisch nicht "atmen".
Die Dauerstandsfestigkeit des Behälters wird hierdurch weich gesteigert. Es ist
des weiteren beachtenswert, daßfdi durch das Fließdrücken bewirkte Kaltverfestigung
des Behältermaterials geringere Behälter-Wandstärken als bisher für vergleichbare
Behälter üblich vorgesehen werden können; durch die geringeren Wandstärken ist es
möglich, Materialeinsparungen zu erzielen und den Behälter leichter als bisher üblich
zu gestalten.
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Abweichend zur Ausführungsform nach Fig. 1 kann der Behälter auch
entsprechend Fig. 8 ausgebildet werden, diese Ausführungsform nach Fig. 8 ist besonders
für als Luftaufbereitungsbehälter dienende Behälter zweckmäßig. Beim Behälter nach
Fig. 8 wird ein Behälterteil 18, welches in seiner Form etwa dem Behälterteil 1
oder 2 nach Fig. 1 entsprechen kann, durch eine der Schweißnaht 7 entsprechen de
Schweißnaht 7' an seinem offenen Ende mit einer im wesentlichen ebenen Abschlußplatte
19 verbunden. Es kann
zweckmäßig sein, wenn das Behälterteil 18
am freien Ende seiner Mantelwandung weder einen eingezogenen Mantelwandungsabschnittnoch
eine Anfasung aufweist, insoweit also von den Behälterteilen 1 oder 2 abweicht,
sondern einfach stumpf mit einer zur Abschlußplatte 19 parallelenStirnfläche endet.
Im übrigen kann der Behälter nach Fig. 8 ebenfalls in üblicher Weise mit Entwässerungs-
und Anschlußöffnungen versehen sein. Die Herstellung des Behälterteiles 18 erfolgt
im übrigen wie diejenige der Behälterteile 1 und 2 in der mit den Fig.
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3-5 erläuterten Weise. Auch der Behälter nach Fig. 8 weist besondere
Vorzüge hinsichtlich seiner Dauerstandsfestigkeit, Materialersparnis und Korrosionsfestigkeit
auf.
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Bezugszeichen 1 = Behälterteil 2 = Behälterteil 3 = Bodenabschnitt
4 = Bodenabschnitt 5 = Mantelwandung 6 = Mantelwandung
8 = Entwässerungsöffnung 9- = Entwässerungsventil 10 = Anschlußöffnung 11 = Mantelwandungsabschnitt
12 = Materialstück 13 = Grobform 14 = Nut 15 = Achsrichtung 16 = Grund 17 = Oberfläche
18 = Behälterteil 19 = Abschlußplatte