DE4041784C2 - Stapelbares Faß - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein großvolumiges, übereinander stapelbares Kunststoff-Faß mit im wesentlichen zylindrischem Faßmantel und oberseitigem und unterseitigem scheibenförmigem Faßboden, der über konisch oder gewölbt ausgebildete Ringstücke mit dem Faßmantel verbunden ist, wobei im Nahbereich wenigstens des oberen Faßbodens an dem Faßmantel ein umlaufender Greifring vorgesehen ist, der im wesentlichen in axialer Verlängerung des Faßmantels als sich nach oben erstreckendes lastabtragendes Ringstück mit nach außen weisendem Flanschrand ausgebildet ist.

Ein derartiges Kunststoff-Faß ist z. B. aus der DD 273 613 A1 vorbekannt. Bei diesem Kunststoff-Faß endet der Oberboden unterhalb oder bündig mit dem nach außen weisenden Flanschrand des Greifringes. Bei einer Übereinanderstapelung derartiger Fässer wird die aufgesetzte Stapelbelastung direkt und ohne einen definierten Innendruckaufbau über den oberen Greifring in die zylinderförmige Faßwandung abgeleitet. Derartige Kunststoff-Fässer mit amtlicher Zulassung für eine industrielle Verwendung werden üblicherweise im Dreifachstapel gelagert. Das setzt voraus, daß die Faßwandung und der hochstehende Steg des Greifringes für ein hohes Lastab­ tragevermögen entsprechend stabil bzw. dickwandig ausgebildet sein müssen.

In Hinblick hierauf liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Faß bei vergleichbarem Stapellastverhalten mit geringerem Materialeinsatz herzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Ermöglichung des Aufbaues eines gegen die Stapellast wirkenden Innendruckes im gasdicht verschlossenen Faß dieses in seiner axialen Erstreckung elastisch nachgiebig ausgeführt ist, indem mindestens einer der Faßböden über die Stirnkante des Greifringes nach oben oder/und unten um das Einfache bis Fünffache der Wanddicke übersteht und mindestens eines der hierzu gehörigen konisch nach außen vorstehenden Ringstücke des oberseitigen oder/und unterseitigen Faßbodens soweit elastisch deformierbar ist, daß bei Übereinanderstapelung der entsprechende scheibenförmige Faßboden in die Richtung der Stirnkante des Greifringes eingedrückt wird, bis bei weiter steigender Stapelbelastung die fernere Stapellast über den äußeren Greifring in den Faßmantel eingeleitet und abgetragen wird.

Durch diese vorteilhafte Ausnutzung des Innendruckes zur Stapellastaufnahme kann die Wanddicke z. B. für ein 220-Liter Kunststoff-Faß bei vergleichbarem Stapellastverhalten mit geringerem Materialeinsatz von 3,8 auf 3,2 mm verringert werden, wobei durch diese Wanddickenverminderung gleichzeitig die nötigen Elastizitätseigenschaften in den konisch oder gewölbt ausgebildeten Ringstücken auf einfachere Weise erreichbar werden. Derartige Kunststoff-Fässer weisen somit eine verbesserte Stapelfähigkeit, insbesondere ein verbessertes Langzeit-Stapelverhalten auf.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß im Faßinneren eines normal befüllten, mit Stapellast beaufschlagten Fasses zunächst ein stützender Druck von 0,1 bis 0,3 bar, vorzugsweise etwa 0,16 bar, aufgebaut wird, bevor die restliche Stapellast über den äußeren Greifring bzw. Faßrand in den Faßmantel abgetragen wird. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß bei Übereinanderstapelung von erfindungsgemäßen Fässern im untergestapelten Faß, welches mit einem Füllmittel (z. B. Flüssigkeit) normal befüllt und gasdicht fest verschlossen ist, im oberen Restgasraum unter dem Oberboden und im Füllmittel zunächst durch elastische Nachgiebigkeit des Luftpolsters sowie des nach außen überstehenden Oberbodens oder/und Unterbodens ein innerer hydrostatischer Druck zwischen 0,1 und 0,3 bar, vorzugsweise etwa 0,16 bar, definiert reproduzierbar aufgebaut wird, bevor eine reduzierte Stapellasteinleitung in den äußeren Faßrand bzw. Handlingsring erfolgt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Fasses mit in der Nähe der Faßend­ flächen aus dem Faßmantel einstückig ausgeformtem oberem Faßring oder/und unterem Faßring, die im wesentlichen eine axiale Verlängerung des Faßmantels darstellen, und mit scheibenförmigem Ober- und Unterboden, die gegenüber den axialen Stirnflächen der Trage- und Transportringe in Axialrichtung nach außen vorstehen, wobei sie über konische oder flach gewölbte Ringbereiche mit dem Faßmantel verbunden sind, erfolgt sehr vorteilhaft eine Stapellastaufnahme in die im wesentlichen axial zur Faßwandung ausgebildeten senkrechten Faßgreifringe mit radial nach außen abstehenden Flanschrand erst nach einem ausgeprägten definierten Innendruckaufbau innerhalb des Fasses. Dabei wird also zunächst ein definierter hydrostatischer Innendruck von wenigstens 0,1 bar aufgebaut und erst nach einer radialen Vorspannung erfolgt die axiale Belastungseinleitung über den bzw. die Greifringe in den Faßmantel, wobei durch die axiale Anbindung der Greifringe bei punktueller Belastung die einwirkende Stapellast auf einen breiteren Umfangsteil der Faßwandung verteilt wird. Durch den vorherrschenden Innendruck wird zudem die Einbeulgefahr des Faßmantels zu höheren Axialbelastungen hin verschoben. Dies bedeutet, daß derartige Fässer eine spürbar höhere Stapellast aufnehmen können und gleichzeitig eine Umsturzgefahr erheblich vermindert ist. Weiterhin wird hierdurch ermöglicht, z. B. bei vorgegebener abschätzbarer Belastung für das untergestapelte Faß mit etwa 900 kg bei einem Dreifach-Stapel von erfindungsgemäßen 220 Liter Kunststoff-Fässern, daß das Leer-Faßgewicht und damit entsprechend die Wandstärke der Faßwandung von 3,8 mm auf 3,3 bis 3,2 mm verringert werden kann. Dies ergibt in vorteilhafter Weise eine Verminderung des Einsatzgewichtes eines Leerfasses von z. B. 9,0 kg auf ca. 8,5 kg oder weniger und eine entsprechende Materialeinsparung des Kunststoff-Rohstoffes.

Die erfindungsgemäßen Fässer weisen durch die Innendruck-Ausnutzung als zusätzlichen Stabilisierungseffekt ein wesentlich günstigeres Langzeit-Stapelverhalten als andere bekannte Kunststoff-Fässer auf. Durch die axiale Druckbeaufschlagung der Faßböden braucht der Faßmantel nur eine verminderte Stapellast zu tragen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß lediglich am oberen Faßboden ein elastisch deformierbares Ringstück und in Verlängerung des im wesentlichen zylindrischen Faßmantels ein oberer Faßgreifring vorgesehen ist, und der Unterboden bündig zum unteren Faßgreifring ausgebildet ist oder im wesentlichen direkt in die Faßwandung übergeht, wobei zweckmäßigerweise die Höhe des Überstandes des oberen Faßbodens über den oberen Faßgreifring etwa das Dreifache bis Vierfache der Wanddicke der Faßwandung bzw. des oberen Faßbodens beträgt. Für eine besondere Faßvariante mit oberem und unterem Handlingsring beträgt der Überstand des oberen Faßbodens über den oberen Faßgreifring etwa das Dreifache und der Überstand des unteren Faßgreifringes über den unteren Faßgreifring etwa das Ein- bis Zweifache der Faßwandstärke. Diese spezielle Ausgestaltung mit Aufteilung in einen oberen und einen unteren Deformationsbereich erlaubt einen optimalen Druckaufbau im Faßinneren. Dabei kann das nahezu konische bzw. flach gewölbte Ringteil, das die Höhe des Überstandes des Faßbodens über den Faßgreifring bestimmt, als elastische Deformationszone, bzw. als elastisch deformierbare Knautschzone ausgebildet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kunststoff-Spundfaß,

Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Kunststoff-Spundfaß im untergestapelten Belastungsfalle,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Fasses im Zustand steigender Belastung,

Fig. 4 das in Fig. 3 dargestellte Faß im Endzustand einer untergestapelten Belastung,

Fig. 5 ein weiteres erfindungsgemäßes Faß als Deckelfaß,

Fig. 6 das in Fig. 5 dargestellte Deckelfaß im untergestapelten Belastungsfalle,

Fig. 7 ein bekanntes Kunststoff-Faß mit hoch über den äußeren Greifring hinausstehendem Oberboden,

Fig. 8 das in Fig. 7 dargestellte bekannte Kunststoff-Faß im untergestapelten Belastungsfalle,

Fig. 9 ein anderes bekanntes Faß mit weit über den Oberboden überstehenden oberem Greifring und

Fig. 10 das in Fig. 9 dargestellte bekannte Faß im untergestapelten Belastungsfalle.

Ein erfindungsgemäßes Spundfaß mit einer vergleichsweise dünnwandigen, im wesentlichen zylindrischen Kunststoff- Faßwandung 30, Oberboden 32 und Unterboden 34 ist in Fig. 1 gezeigt. Im Randbereich des ebenen flachen Oberbo­ dens 32 ist ein eingeformter Einfüll/Entleerungs-Spund 36 angeordnet. Im Nahbereich der Faßwandung 30 ist ein oberer Greifring 38 und ein unterer Greifring 40 vorgesehen. Faß­ oberboden 32 und Faßunterboden 34 stehen über ein konisches Ringstück 42, 44 mit dem Faßmantel in Verbindung. Dadurch ergibt sich hinter den Greifringen 38, 40 ein umlaufender Freiraum 46 zum Eingreifen der Klauen eines entsprechenden Faßgreifers oder eines Kranhakens. Erfindungswesentliches Kennzeichen hierbei ist, daß bei dem erfindungsgemäßen Faß der obere oder/und untere Faßboden 32, 34 über die Stirnfläche 48, 50 des jeweiligen Greifringes 38, 40 hinausstehen. Bei dem dargestellten Faß-Ausführungsbeispiel in Fig. 1 beträgt der Überstand 52 des oberen Faßbodens 32 über den oberen Greif­ ring 38 sowie der Überstand 54 des unteren Faßbodens 34 über den unteren Greifring 40 etwa zweimal soviel wie die Wandstärke der Faßwandung 30.

In Fig. 2 ist der Belastungsfall des erfindungsgemäßen Fasses schematisch durch eine aufgelegte Palette 56 dar­ gestellt, die mit einer Stapellast P_s eine Stauchkraft auf das Faß ausübt. Durch die um ein bestimmtes Maß über­ stehende Faßbodengestaltung wird ein definiert reprodu­ zierbarer Innendruck P_i von etwa 0,16 bar innerhalb des gefüllten und fest verschlossenen Fasses aufgebaut, so daß erst nach einer radialen Vorspannung die axiale Be­ lastung des Faßmantels 30 erfolgt. Dies gibt in vorteil­ hafter Weise eine Überlagerung von sich zum Teil kompen­ sierenden axialen und tangentialen Zugspannungen und axialen Stauchdruckkräften.

In Fig. 3 und Fig. 4 wird noch ein weiterer positiver Effekt verdeutlicht. Bei einsetzender Belastung (Fig. 3) - z. B. durch ein aufgestapeltes Faß - und Stauchung des Oberbodens 32 mit beginnender elastischer Deformation des konischen Deckel-Ringstückes 42 wirkt eine zusätzlich stabilisierende Druckkraft in Radialflächenrichtung - verdeutlicht durch Pfeil 58 - von innen auf den Faßmantel 30 im Verbindungsbereich 60 zwischen Faßmantel 30 bzw. oberem Greifring 38 und dem Deckel-Ringstück 42. Bei einem grös­ seren Belastungsfall von z. B. zwei aufgestapelten Fässern (Fig. 4) wird ein wesentlicher Teil der Stauchkraft über die Stirnkante 48 des oberen Greifringes 38 in Axialrich­ tung in die Faßwandung eingeleitet.

Aufgrund des herrschenden Innendruckes P_i und der zusätz­ lich stabilisierenden Druckkraft aus dem Deckel-Ringstück 42 - die beide einem Einbeulen bzw. Einknicken des Faß­ mantels nach innen entgegenwirken - wird die Stapeleigen­ schaft und insbesondere das Langzeit-Stapelverhalten des erfindungsgemäßen Fasses erheblich verbessert. Durch die Innendruck-Beaufschlagung der Faßböden und deren Abstützung an den Palettenböden braucht der Faßmantel nur eine erheblich verminderte Stapellast zu tragen, dadurch tritt eine Materialermüdung, Alterung bzw. abnehmende Langzeit-Form­ steifigkeit mit Festigkeitsverlusten wie bei üblichen Kunststoff-Fässern erst gar nicht oder erst sehr viel spä­ ter auf.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäs­ sen Fasses ist in Gestalt eines Deckelfasses (Weithals­ gebinde) in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellt. Hier ist der obere Greifring 38 im Umfangsbereich des Faßdeckels 62 angeordnet. Der Faßdeckel 62 stützt sich mit seinem unteren Umfangsflansch 64 auf einem von der äußeren Faß­ wandung 30 vorspringenden Mantelflansch 66 ab. Der obere Rand des Faßmantels 30 greift in eine U-förmige Ausspa­ rung im Faßdeckel 62 ein, in welcher ein Dichtungsring 68 angeordnet ist. Mittels eines den Deckelflansch 64 und den Mantelflansch 66 gleichzeitig übergreifenden Spannringes 70 ist der Deckel 62 gas- und flüssigkeits­ dicht auf der Faßöffnung bzw. Faßwandung vorspannbar und fest verschließbar.

Im unbelasteten Fall (Fig. 5) weist die Oberfläche des Faßdeckels 62 einen Überstand 52 von etwa der dreifachen Wandstärke des Deckels bzw. des Faßmantels über die Stirn­ kante 48 des oberen Greifringes 38 auf. Im Belastungsfall (Fig. 6) ist der Deckel 62 um die Höhe des Überstandes nach innen eingedrückt, so daß sich der Innendruck P_i im Faß aufgebaut hat und axiale Stauchkräfte von dem oberen Greifring 38 über den Deckelflansch 64 und den Man­ telflansch 66 in Axialrichtung in den Faßmantel 30 ein­ geleitet werden können. Im Nahbereich 72 zur ebenen Deckel­ fläche weist das konische Ringteil 42 eine z. B. durch ein umlaufendes Rillenprofil ausgebildete definierte Knautsch­ zone auf, welche die Elastizität bzw. Nachgiebigkeit des Faßdeckels in diesem Bereich verbessert.

Auch hier tritt durch den inneren Überdruck eine Ausstei­ fung des Faßmantels auf, so daß auch dieses Deckelfaß durch seine besondere konstruktive Ausgestaltung eine bessere Stapeleigenschaft bzw. ein verbessertes Langzeit-Stapel­ verhalten besitzt.

Aufgrund des großen Auflagedurchmessers (gleich Durchmesser des Greifringes 38) erfolgt eine bessere Stauchkraftver­ teilung in der Faßwandung, eine geringere Gesamtdeformation und eine höhere Seitenstabilität.

Die Faßgreifringe könnten in Abwandlung der Erfindung bei­ spielsweise auch als separate vorgefertigte Ringstücke auf den äußeren Faßmantel aufgesteckt, aufgeschrumpft, aufge­ klebt oder/und aufgeschweißt sein.

Weiterhin könnte die erfindungsgemäße Faßausgestaltung bei einem Spundfaß auch dadurch realisiert werden, daß der ge­ samte Oberboden oder/und Unterboden mit dem jeweiligen Greif­ ring als separates Einzelteil vorgefertigt (z. B. Spritzguß­ teil) und anschließend mit dem zylindrischen Faßmantel ver­ schweißt wird.

Die Erhöhung der Stapelfähigkeit, insbesondere der Langzeit- Stapelfähigkeit, von großvolumigen Fässern mit wenigstens einem im Nahbereich des entsprechenden Faßbodens an der äus­ seren Faßwandung angeordneten umlaufenden Faßgreifring und wenigstens einem über den Faßgreifring in Axialrichtung nach außen überstehenden Faßboden, wird funktionell dadurch er­ reicht, daß bei Übereinanderstapelung von Fässern in den un­ teren gasdicht verschossenen Fässern im verbleibenden Rest­ gasraum und im Füllmittel bzw. der Flüssigkeit zunächst durch elastische Nachgiebigkeit des Oberbodens oder/und des Unter­ bodens ein innerer hydrostatischer Druck zwischen 0,1 und 0,3 bar, vorzugsweise etwa 0,16 bar, aufgebaut wird, bevor eine senkrechte Stapellasteinleitung über den äußeren Faß­ rand bzw. Greifring in die Faßwandung erfolgt und somit ein verbessertes Stapelverhalten, insbesondere Langzeitstapelver­ halten, erzielbar ist. Bei punktueller Belastung des umlaufen­ den Greifringes, der in axialer Richtung in Verlängerung der Faßwandung ausgebildet ist, wird vorteilhafterweise die auf­ tretende Stapellast auf einen größeren Umfangsbereich der Faß­ wandung verteilt.

In Fig. 7 ist mit der Bezugsziffer 10 der Faßmantel eines allgemein bekannten, vergleichsweise dünnwandigen Kunststoff- Fasses bezeichnet, bei dem der Oberboden 12 des Fasses über ein schräg konisches Ringstück 14 mit dem Faßmantel 10 in Ver­ bindung steht. Im Übergangsbereich von konischem Ringstück 14 in den Faßmantel 10 ist ein umlaufender im Querschnitt L- förmiger oberer Greifring 16 angeordnet. Das Faß ist etwa bis zur Höhe des Greifringes 16 mit einer Flüssigkeit (Füll­ gut) 18 gefüllt, wobei unterhalb des hoch über den äußeren Greifring 16 hinausstehenden Oberbodens 12 ein Gasraum 20 freibleibt.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Belastungsfall für dieses bekannte Faß erfolgt ein innerer Druckaufbau im Gasraum 20 und der eingefüllten Flüssigkeit 18 durch Einsenkung des Ober­ bodens 12. Eine axiale Belastung des Greifringes 16 ist im Normalfalle nicht vorgesehen. Sobald jedoch bei zunehmender Be­ lastung bzw. Deformation des Oberbodens eine Axialbelastung des Greifringes einsetzt - dies erfolgt in der Praxis in aller Regel nicht gleichmäßig, sondern z. B. durch ein schmales Palettenunterbodenbrett zumeist partiell oder einseitig - so kann dieser keine Axialkräfte aufnehmen oder in die Faßwan­ dung weiterleiten, sondern verbiegt sich nach außen bzw. un­ ten und führt in diesem Bereich zu frühzeitigen Einbeulungen 22 des Faßmantels und dadurch zu erhöhter Umsturzgefahr des entsprechenden Faßstapels. Nach Entlastung ist dieser Handlingsring nicht mehr sicher und handhabbar.

In Fig. 9 ist ein anderes bereits vorbekanntes Faß aus vergleichsweise dickwandigem Kunststoff dargestellt. Hier­ bei steht der obere Greifring 24 weit in Axialrichtung in Verlängerung der Faßwandung 28 über den Faßoberboden 26 hinaus.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, kann bei diesem Faß eine axiale Stapellast nur über die obere Stirnfläche des Greif­ ringes eingeleitet und von der Faßwandung 28 aufgefangen werden. Bei überhöhter Belastung kann durch elastische De­ formation eine radiale Ausweitung des Greifringes 24 und Stauchung des Faßkörpers eintreten. Als Folge beult sich bei Aufbau eines Innendruckes der Faßoberboden 26 (und Faßunterboden) ohne äußeren Widerstand (keine Auflage ei­ ner Stapellast) nach außen aus. Derartige Fässer aus dickwandigem Kunststoff sind teuer weil materialaufwendig und weisen ein hohes Einsatzgewicht auf.

Claims (6)

1. Großvolumiges, übereinander stapelbares Kunststoff-Faß mit im wesentlichen zylindrischem Faßmantel und oberseitigem und unterseitigem scheibenförmigem Faßboden, der über konisch oder gewölbt ausgebildete Ringstücke mit dem Faßmantel verbunden ist, wobei im Nahbereich wenigstens des oberen Faßbodens an dem Faßmantel ein umlaufender Greifring vorgesehen ist, der im wesentlichen in axialer Verlängerung des Faßmantels als sich nach oben erstreckendes lastabtragendes Ringstück mit nach außen weisendem Flanschrand ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung des Aufbaues eines gegen die Stapellast wirkenden Innendruckes im gasdicht verschlossenen Faß dieses in seiner axialen Erstreckung elastisch nachgiebig ausgeführt ist, indem mindestens einer der Faßböden über die Stirnkante des Greifringes nach oben oder/und unten um das Einfache bis Fünffache der Wanddicke übersteht und mindestens eines der hierzu gehörigen konisch nach außen vorstehenden Ringstücke des oberseitigen oder/und unterseitigen Faßbodens soweit elastisch deformierbar ist, daß bei Übereinanderstapelung der entsprechende scheibenförmige Faßboden in die Richtung der Stirnkante des Greifringes eingedrückt wird, bis bei weiter steigender Stapelbelastung die fernere Stapellast über den äußeren Greifring in den Faßmantel eingeleitet und abgetragen wird.

2. Kunststoff-Faß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Faßinneren eines normal befüllten mit Stapellast beaufschlagten Fasses zunächst ein stützender Druck von 0,1 bis 0,3 bar, vorzugsweise etwa 0,16 bar, aufgebaut wird, bevor die restliche Stapellast über den äußeren Greifring bzw. Faßrand in den Faßmantel abgetragen wird.

3. Kunststoff-Faß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich am oberen Faßboden ein elastisch deformierbares Ringstück und in Verlängerung des im wesentlichen zylindrischen Faßmantels ein oberer Faßgreifring vorgesehen ist, und der Unterboden bündig zum unteren Faßgreifring ausgebildet ist oder im wesentlichen direkt in die Faßwandung übergeht.

4. Kunststoff-Faß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Überstandes des oberen Faßbodens über den oberen Faßgreifring etwa das Dreifache bis Vierfache der Wanddicke der Faßwandung bzw. des oberen Faßbodens beträgt.

5. Kunststoff-Faß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überstand des oberen Faßbodens über den oberen Faßgreifring etwa das Dreifache und der Überstand des unteren Faßbodens über den unteren Faßgreifring etwa das Ein- bis Zweifache der Faßwanddicke beträgt.

6. Kunststoff-Faß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nahezu konische Ringteil, das die Höhe des Überstandes des Faßbodens über den Faßgreifring bestimmt, als elastisch deformierbare Knautschzone z. B. mit umlaufenden Ringrillenprofilen, ausgebildet ist.