DE3724191A1 - Behaelter mit einer verschliessbaren oeffnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter mit einer verschließbaren Öffnung und insbesondere einen Druckbehälter wie vorzugsweise einen Warmwassererwärmer mit einem innenliegenden, zweckmäßigerweise ovalen oder elliptischen Deckel, der durch eine Spannvorrichtung und eine Verschraubung dichtend festgehalten wird.

Deckelverschlußsysteme dieser Art sind als Handloch-, Kopfloch- oder Mannlochverschlüsse in unterschiedlicher Bauweise bekannt. Dabei wird beispielsweise um die Öffnung herum ein verstärkender Flansch angeschweißt, auf den der Deckel durch eine Anzahl Schrauben befestigt werden kann (DE-OS 33 15 544, AT-PS 3 46 035). Eine andere Lösung sieht vor, einen ringförmigen konischen Stutzen einzuschweißen, dessen äußerer Rand zu einer ebenen Ringfläche nach innen umgebogen ist, wobei der Deckel auf der Innenseite dieser Ringfläche aufliegt und sich der Spannbügel auf dessen Außenseite abstützt (DE-PS 8 79 938). Das Anschweißen von Teilen erfordert nicht nur einen zusätzlichen Arbeitsaufwand, sondern kann auch die Festigkeit am Rande der Öffnung nachteilig beeinflussen und führt insbesondere bei blanken Edelstählen zu einer Veränderung der Oberfläche, durch die die Korrosionsbeständigkeit und das Aussehen nachteilig beeinflußt werden.

Ferner ist es üblich, z.B. bei gewölbten Behälterböden das Material in der Umgebung der Öffnung stärker auszuformen, so daß eine Einhalsung oder Einstülpung entsteht und das Verschlußsystem teilweise gegenüber der äußeren Kontur des Bodens in diesen hinein zurückgesetzt ist. Da diese Einhalsung die Ringfläche aussteifen soll, verläuft sie im Querschnitt des Bodens gesehen fast rechtwinklig zum Boden oder zur Ringfläche. Diese Form ergibt eine Verringerung der Materialdicke, insbesondere am Ansatz der Einhalsung, wo schon durch die Formgebung die Gefahr von großen Spannungsspitzen besteht.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei Behältern, insbesondere mit gebogenen Wänden oder gewölbten Böden, die Anordnung eines Deckelverschlusses so auszubilden, daß das Material in der Umgebung des Randes der Öffnung eine ausreichende Festigkeit bei der Formgebung behält, daß die Ringfläche, auf der der Deckel anliegt, eine ausreichende Aussteifung aufweist und daß ein gegen Wärmebehandlungen, wie z.B. Schweißung, empfindliches und eventuell vorbehandeltes Material nicht verändert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch eine vorspringende Ausformung oder Aushalsung des Öffnungsrandes und einen innerhalb dieses Öffnungsrandes nach außen weisenden Verstärkungsrand gelöst. Aus einer ebenen, gebogenen oder gewölbten Wand bzw. einem entsprechenden Boden wird der Öffnungsrand und ein Teil des ihn umgebenden Materials so weit nach außen gedrückt, daß durch diese Verformung eine ebene Ringfläche entsteht, die an ihrem äußeren Rand durch diese Verformung und an ihrem inneren Rand durch den nach außen weisenden Verstärkungsrand versteift ist. Wird ein innenliegender Deckel verwendet, so ist die Verformung nach außen wenigstens so groß, daß z.B. bei gewölbten Wänden die Ringfläche auch an der Stelle der geringsten notwendigen Verformung noch um die Dicke des Deckels nach außen gedrückt wird. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich die durch die Ringfläche bezeichnete Ebene etwa tangential an dem durch den Krümmungsradius des Bodens beschriebenen Kreis. Eine solche verhältnismäßig geringe Ausformung ist normalerweise ausreichend. Durch an die Ringfläche anschließende Verformungsabschnitte ist eine genügende Zentrierung innenliegender Deckel gewährleistet.

Ein innenliegender Deckel kann in üblicher Weise durch einen Spannbügel oder eine ähnliche Spannvorrichtung und mittels eines am Deckel befindlichen Schraubbolzens gegen die Ringfläche angedrückt werden, wobei gewöhnlich eine Dichtung zwischen Ringfläche und Deckel eingelegt wird. Mit der auf dem Schraubbolzen befindlichen Mutter kann die Andrückkraft gewählt werden. Ein Innendruck im Behälter drückt zusätzlich den Deckel abdichtend an. Die Spannvorrichtung kann sich auf der Außenseite des Öffnungsrandes abstützen.

Bei Behältern mit einer gewölbten Wand oder mit einem gewölbten Boden und einer etwa ovalen oder elliptischen Öffnung kann vorgesehen werden, daß der Ansatz der Aushalsung, also der Beginn des Übergangs von der Behälterwand in Richtung auf die ovale ebene Ringfläche auf einem um die Öffnung verlaufenden Kreis liegt. Zwischen dem Ansatz und dem Öffnungsrand können ein oder mehrere Verformungsabschnitte liegen, die eine unterschiedliche Neigung der Verformung im Verlaufe des Umfangs um die Öffnung aufweisen. Hierdurch ist es möglich, daß ein Verformungsabschnitt in diesem Übergang über erhebliche Teile um die Öffnung herum nur geringe Abweichungen vom Verlauf der Behälterwand zeigt. Es ist jedoch auch möglich, in gewölbten Wänden oder Böden mit elliptischer Öffnung den Ansatz der Aushalsung elliptisch und parallel zur Öffnung verlaufen zu lassen, wobei auch in diesem Fall der Übergang in wenigstens einem Abschnitt unterschiedliche Neigung aufweist, die auch hier über einen Teil des Umfangs verhältnismäßig gering sein kann.

Bei einer bevorzugten Ausbildung verläuft ein an den Ansatz anschließender erster Verformungsabschnitt tangential an die Wölbung, und ein weiterer Verformungsabschnitt leitet über zur Ringfläche.

In einer bevorzugten Ausführung, insbesondere bei einem in zwei Richtungen gewölbten Boden, wie beispielsweise einem Klöpperboden mit einer elliptischen Öffnung, kann vorgesehen werden, daß ein von dem Ansatz an der Bodenwölbung ausgehender erster Verformungsabschnitt im Bereich der großen Ellipsenachse nach außen und im Bereich der kleinen Ellipsenachse geringfügig nach innen weist, jeweils in bezug auf den Wölbungsradius.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung zwischen der Wand oder dem Boden eines Behälters und der für die Deckelanlage notwendigerweise ebenen Ringfläche treten bei der Herstellung des Behälters keine Verformungen auf, die die Wandstärke beachtlich vermindern oder in anderer Weise die Festigkeit beeinträchtigen. Im Gegensatz hierzu treten bei den nach innen eingezogenen Öffnungsrändern bekannter Ausführungen beim Preßvorgang Materialverformungen auf, die zu einer erheblichen Wanddickenabnahme führen, so daß im ungünstigsten Fall das Blech im Bereich der Ziehkanten abreißen kann. Die erfindungsgemäße Ausbildung im Bereich der Öffnung ergibt eine deutlich geringere Materialbelastung beim Preßvorgang, einen wesentlich geringeren Wanddickenverlust für das Fertigteil, und zusätzlich wird die Steifigkeit im Bereich der Öffnung um etwa 25% gesteigert. Dies kann dazu führen, daß die entsprechenden Behälterteile aus einem Material geringerer Dicke oder geringerer Festigkeit hergestellt werden können.

Ausführungsbeispiele sind auf den beigefügten vereinfachten Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Klöpperboden mit einem eingesetzten Deckel,

Fig. 2 eine Ansicht auf eine elliptische Öffnung, beispielsweise wie bei einem Boden gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen halben Schnitt entlang der großen Ellipsenachse A-A entsprechend III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen halben Schnitt entlang der kleinen Ellipsenachse B-B und entsprechend IV-IV in Fig. 2.

Der in Fig. 1 dargestellte Boden 1 weist eine Öffnung auf, die durch einen Deckel 10 verschlossen wird. Der Deckel 10 liegt in einem nach außen vorspringenden Öffnungsrand 4 auf einer Ringfläche 3 an. Die hier einzulegende Dichtung ist nicht dargestellt. Innerhalb der Ringfläche 3 springt ein Verstärkungsrand 5 nach außen vor. Auf dem Deckel 10 ist ein Schraubbolzen 11 angeschweißt. Ein Spannmittel wie der beispielhaft dargestellte Spannbügel 13 stützt sich auf der Außenseite des Öffnungsrandes 4, insbesondere der Ringfläche 3 ab. Mit einer Mutter 12 kann der Deckel 10 innen gegen die Ringfläche angezogen werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausbildung der Aushalsung 6, bei der der Ansatz 7 an der hier nicht gezeigten gewölbten Bodenfläche in Form einer Ellipse und etwa parallel zu der elliptischen Öffnung verläuft. An den Ansatz schließt ein erster Verformungsabschnitt 8 an, der, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, je nach der Lage am Umfang mehr oder weniger stark geneigt sein kann. Ein weiterer Verformungsabschnitt 9 leitet zu der ebenen Ringfläche 3 über, von deren innerer Kante der Verstärkungsrand 5 nach außen vorspringt. Die Ringfläche 3 ist die dem Innenraum des Behälters zugekehrte Seite des Öffnungsrandes 4. Die Fig. 3 und 4 zeigen, daß je nach der Lage des Schnittes in bezug auf die große Ellipsenachse A oder die kleine Ellipsenachse B die Neigungen der Verformungsabschnitte, und insbesondere des Verformungsabschnittes 8, unterschiedlich sein können. Dabei kann, wie Fig. 4 andeutet, die Neigung des Abschnittes 8 auch relativ zum Verlauf des gewölbten Bodens 1 vom Ansatz 7 ausgehend, zunächst nach innen gerichtet sein.

Bei den in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungen weist der zweite Verformungsabschnitt 9 eine konstante Neigung von z.B. 25° in bezug auf die Mittelachse der Öffnung auf. Hierdurch wird der äußere Umfang der Ringfläche gleichmäßig versteift. Der andere Verformungsabschnitt 8 wird so ausgebildet, daß zum einen ein etwa der Dicke des Deckels entsprechender Vorsprung des Öffnungsrandes 4 erreicht wird, z.B. im Bereich der kleinen Ellipsenachse B und daß zum anderen die Verformung und Materialdickenminderung des Abschnittes 9 im Bereich der großen Ellipsenachse A nicht zu groß wird.

Eine gemäß den Ausführungsbeispielen gestaltete Bodenkonstruktion mit einer etwa elliptischen Handlochöffnung wird vorzugsweise bei einem in großer Serie hergestellten Warmwasserbehälter aus Edelstahl angewendet. Ein solcher Behälter hat beispielsweise einen Durchmesser von etwa 400 bis 700 mm, einen Klöpperboden mit einem Krümmungsradius von ca. 500 bis 700 mm im mittleren Bereich und eine elliptische Öffnung von etwa 100×150 mm. Die Behälter dienen als Wassererwärmer und Speicher mit einem zulässigen Druck von beispielsweise 10 bar, werden aber mit einem erheblich höheren Druck geprüft.

In jedem Falle schafft die erfindungsgemäße Verformung des Randbereiches der Behälteröffnung nach außen, die hier als Aushalsung bezeichnet wird, vorteilhafte Materialübergänge, wobei zusätzlich die Übergänge an den Verformungsabschnitten in üblicher Weise ausgerundet werden.

Claims (9)

1. Behälter mit einer verschließbaren Öffnung in einer Wand oder im Boden, insbesondere Warmwasserbehälter, wobei an dem Öffnungsrand eine Dichtung angeordnet ist und ein die Öffnung verschließender Deckel mittels eines Bügels und wenigstens einer Verschraubung dichtend an den Öffnungsrand gedrück wird, dadurch gekennzeichnet, daß der als ebene Ringfläche (3) ausgebildete Öffnungsrand (4) aus dem Material der Wand oder des Bodens gebildet ist und in einer nach außen vorspringenden Ausformung oder Aushalsung (6) angeordnet ist und innerhalb der Ringfläche (3) ein rechtwinklig zur Ringfläche (3) nach außen weisender Verstärkungsrand (5) angeformt ist.

2. Behälter nach Anspruch 1 mit einem von innen an die Ringfläche (3) des Öffnungsrandes (4) angedrückten Deckel (10), dadurch gekennzeichnet, daß der durch einen mit dem Deckel (10) verbundenen Schraubbolzen (11) gegen den Deckel anziehbare Spannbügel (13) sich auf der Außenseite der Ringfläche (3) am Öffnungsrand (4) abstützt.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2 mit einer gewölbten Wand oder einem gewölbten Boden (1) und einer etwa elliptischen Öffnung (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (7) der Aushalsung (6) auf einem um die Öffnung (2) verlaufenden Kreis liegt und wenigstens ein anschließender Verformungsabschnitt (8, 9) mit unterschiedlicher Neigung der Verformung an den elliptischen Öffnungsrand (4) führt.

4. Behälter nach Anspruch 1 oder 2 mit einer etwa elliptischen Öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (7) der Aushalsung (6) elliptisch und parallel zur Öffnung (2) verläuft.

5. Behälter mit einem in zwei Richtungen gewölbten Boden und elliptischer Öffnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Ansatz (7) an der Bodenwölbung ausgehender erster Verformungsabschnitt (8) im Bereich der großen Ellipsenachse (A) nach außen im Bereich der kleinen Ellipsenachse (B) jedoch geringfügig nach innen weist, jeweils bezogen auf den durch den Krümmungsradius des Bodens beschriebenen Kreis.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der der Ringfläche (3) benachbarte Verformungsabschnitt (9) eine konstante Neigung in bezug auf die Mittelachse der Öffnung (2) aufweist.

7. Behälter nach einem der Ansprüche 3 bis 6 mit einem in zwei Richtungen gewölbten Boden, dadurch gekennzeichnet, daß der dem gewölbten Boden (1) benachbarte Verformungsabschnitt (8) tangential an die Wölbung anschließt.

8. Behälter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Ringflächen (3) bezeichnete Ebene etwa tangential an dem durch den Krümmungsradius des Bodens oder der Wand beschriebenen Kreis anliegt.

9. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfläche (3) des Öffnungsrandes (4) über ihren ganzen Umfang dieselbe Breite aufweist.