DE4206214C2 - Tank - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tank, insbesondere für Fahrzeuge, gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der US 26 64 911 ist ein derartiger Tank bekannt, an dessen Innenfläche ein U-förmig ausgebildeter Verstärkungsring angeordnet ist. Der Verstärkungsring erstreckt sich im wesentlichen über den gesamten Umfang des Tanks, besitzt aber im Bereich des Tankbodens eine Unterbrechung. Zusätzlich ist an der Außen­ seite des Tanks unten ein gebogener, im Querschnitt gleichfalls U-förmiger Ver­ stärkungsring angeordnet, welcher sich nach oben etwa über ein Drittel der Höhe des Tanks erstreckt. Die Herstellung derartiger Verstärkungsringe erfordert einen erheblichen Aufwand, zumal die Krümmungsradien mit denen der Tank­ wand übereinstimmen müssen. Die Befestigung der Verstärkungsringe an der Tankwand erfordert zusätzliche Maßnahmen und einen nicht unerheblichen Fertigungsaufwand. Mit dem inneren Verstärkungsring ist ferner eine Schwall­ wand verbunden, welche angeschweißte und sich in horizontaler Richtung er­ streckende Eisenwinkel aufweist. Der Schwallboden erstreckt sich über den mittleren Bereich des Tanks, wobei nach oben zur Tankdecke sowie nach unten zum Tankboden freie Durchtrittsöffnungen vorhanden sind, welche sich etwa über ein Drittel der Gesamthöhe erstrecken. Die sich nur teilweise über den Umfang der Tankwand erstreckenden Verstärkungsringe bedingen Stetigkeits­ sprünge im Festigkeitsverlauf. Ferner ergeben sich unter Berücksichtigung der heutigen Anforderungen Probleme im Hinblick auf das erreichbare Arbeitsauf­ nahmevermögen eines derartigen Tanks. Bei auftretenden dynamischen Belas­ tungen oder bei Stoßbelastungen können an den Verbindungsstellen und Über­ gängen infolge von Spitzenbelastungen Beschädigungen oder gar Risse im Tank auftreten.

Aus der DE-AS 10 07 639 ist ein Flüssigkeitsbehälter bzw. Tank mit gekrümmten Böden bekannt. Es ist nicht ohne weiteres möglich, einen derart gekrümmten Boden in einen Tank der eingangs genannten Art vorzusehen, dessen Boden an einem ringförmigen und in einer Radialebene angeordneten Verstärkungsring befestigt ist.

Des weiteren ist aus der DE-AS 10 59 490 ein Tank mit zwei Schwallblechteilen bekannt, weiche im oberen bzw. unteren Bereich des Tanks angeordnet sind. Die Schwallblechteile sind durch V-förmige Winkelstücke verbunden, deren Schenkel versetzt in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet sind, um schräg zuein­ ander verlaufende überdeckte Durchtrittsöffnungen zu bilden. Eine derart aufge­ baute Schwallwand gekrümmt auszubilden ist nicht ohne weiteres durchführbar. Um eine Verstärkung im mittleren Bereich der genannten Winkelteile zu erhal­ ten, müßten zusätzliche Maßnahmen getroffen werden.

Tanks, insbesondere für Fahrzeuge, unterliegen bekanntlich strengen Sicherheits­ anforderungen, um eine Gefährdung bei Beschädigungen oder Unfällen zu ver­ hindern. Vor allem beim Einsatz von Tankfahrzeugen muß den besonderen Gege­ benheiten im Straßenverkehr Rechnung getragen werden. Die im Inneren eines Tanks angeordneten Trennböden oder Schwallböden dienen nicht nur zur Be­ grenzung von dynamischen Kräften, vor allem bei einer Teilbefüllung, sondern sie dienen auch zur Aussteifung, damit bei einem Umfall, insbesondere beim Umkip­ pen oder Überrollen, der Tank seine Form beibehält und nicht infolge übermäßi­ gen Einbeulens und hierdurch hervorgerufenen hydraulischen Überdrucks auf­ platzt. Ferner ist zu beachten, daß heute Tanks in zunehmendem Maße mit Armaturen zur Befüllung von der Unterseite her ausgerüstet sind, wodurch regelmäßig Überdrücke in der Größung von 0,25 bar auftreten können. Darüber hinaus können aber auch kurzzeitige Stöße bis zu 12 bar erfolgen, mit der Gefahr von Rissen in den Böden bzw. in den Verbindungsstellen mit der Tankwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Tank der genannten Art dahin­ gehend weiterzubilden, daß das Arbeitsaufnahmevermögen bei einwirkenden Verformungskräften mit geringem Materialaufwand und/oder geringem Gewicht optimiert wird. Die axialen Abstände zwischen den einzelnen Böden soll ver­ größert werden können, wofür nur ein möglichst geringer zusätzlicher Material- und Gewichtsbedarf erforderlich sein soll. Der Tank soll sowohl den Sicherheits­ anforderungen entsprechen als auch ein möglichst geringes Leergewicht aufwei­ sen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Der vorgeschlagene Tank zeichnet sich durch eine funktionssichere Konstruktion und ein günstiges Arbeitsaufnahmevermögen aus. Der Tank ist bevorzugt als Kof­ fertank ausgebildet und die in der Tankmitte angeordnete Verstärkung besitzt eine Dicke, welche um einen Faktor zwischen 1,2 und 1,8 größer ist als die Dicke der beiden Bodenteile. Diese Verstärkungen werden zweckmäßig vor dem Einbau des Bodens in den Tank in den Boden integriert und zusammen mit diesem be­ züglich der Hochachse gekrümmt. Der Fertigungs- und Montageaufwand ist redu­ ziert, da für den die Verstärkung aufweisenden Boden keine zusätzlichen Befesti­ gungsmittel an der Tankwand erfor­ derlich sind. Diese sind auch nicht erwünscht, da sie Unstetigkeitsstellen im Kräfteverlauf bilden würden, wodurch Spannungsspitzen mit der Gefahr von Tankrissen hervorgerufen würden. Die Verstärkung ist im wesentlichen in der Mitte des jeweiligen Bodens angeordnet und erstreckt sich über dessen gesamte Breite. Bei Ausbildung als Schwallboden ist bevorzugt im Bereich der Verstärkung eine Öffnung vorgesehen, um bei der Montage oder Inspektion dem Personal den Durchstieg zu ermöglichen. Es wird eine erhebliche Verbesserung der Stabilität und eine besonders günstige Versteifung bei gleichzeitig erforderlicher Elastizität derart bewirkt, daß die axialen Abstände der im Tankinnern vorhandenen Wände vergrößert werden.

Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise eine Aufsicht von oben auf den Tank,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Tanks,

Fig. 3 einen Schnitt entlang Schnittlinie III gemäß Fig. 2,

Fig. 4 vergrößert einen Schnitt gemäß der Schnittlinie IV in Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht von oben auf den Tank 2, welcher als Koffertank ausgebildet ist und oben eine Einstiegsöffnung 4 mit einem verschließbaren Deckel 6 aufweist. Dieser Tank ist in gewohnter Weise in Richtung seiner Längsachse 8 mittels Trennböden in einzelne Kammern unterteilt. Ein innerhalb einer solchen Kammer angeordneter Schwallboden 10 ist mit gestrichelten Linien dargestellt. Dieser Schwallboden 10 ist entsprechend dem außenliegenden Endboden 12 bezüglich einer vertikalen, zur Zeichenebene orthogonalen Achse ge­ krümmt. Der Schwallboden 10 enthält in der Mitte eine Durch­ stiegsöffnung 14, durch welche ein Monteur bei der Montage oder bei einer Inspektion von dem einen in den anderen Teil der Tankkammer gelangen kann.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Tanks in Blickrichtung II gemäß Fig. 1, wobei der Schwallboden 10 mit der Durchstiegs­ öffnung 14 wiederum gestrichelt dargestellt ist. Die Durch­ stiegsöffnung 14 weist an ihrem Rand eine ringförmige Ver­ steifung 16 auf, welche in Richtung der Längsachse 8 eine Tiefe 18 besitzt. Die Tiefe 18 ist im wesentlichen 40 mm groß. Der Schwallboden 10 weist eine sich um die gesamte Breite erstreckende Verstärkung 20 auf, in deren Bereich die genannte Durchstiegsöffnung 14 liegt. Unterhalb der Verstär­ kung 20 ist ein unteres Bodenteil 24 und oberhalb ein oberes Bodenteil 26 vorgesehen, wobei die Verstärkung 20 und die genannten Bodenteile 24, 26 fest, insbesondere durch eine Schweißnaht, verbunden sind und eine integrale Einheit bilden. Die Verstärkung und die beiden Bodenteile 24, 26 werden zunächst aus ebenen Blechen zusammengeschweißt, welche nachfolgend in der erforderlichen Weise gemäß der erläuterten Krümmung des Schwallbodens 10 gebogen werden. In vertikaler Richtung betrachtet, ist die Verstärkung im wesentlichen in der Mitte des Schwallbodens 10 angeordnet und erstreckt sich dort im wesentlichen über ein Drittel der Gesamthöhe.

Die Bodenteile 24, 26 weisen eine Dicke 28 auf, welche gemäß den im Tankbau geltenden Vorschriften im wesentlichen 5,2 mm groß ist. Die Verstärkung 20 hingegen weist eine Dicke 30 auf, welche bevorzugt im wesentlichen 7,7 mm beträgt. Die erfindungsgemäße Mittenverstärkung des Schwallbodens 10 ergibt mit minimalem Fertigungs- und Montageaufwand eine überraschend gute Versteifung des Bodens. Wesentlich ist hierbei, daß die Dicke 30 der Verstärkung 20 um einen vorge­ gebenen Faktor größer als die Dicke 28 der beiden Bodenteile 24, 26 ist. Dieser Faktor liegt zwischen 1,2 und 1,8, zweck­ mäßig zwischen 1,4 und 1,6 und beträgt insbesondere 1,5. Insoweit wird mit minimalem zusätzlichem Gewicht durch die Verstärkung 20 die Steifigkeit des gesamten Tanks optimiert. Von Bedeutung ist ferner, daß diese Verstärkung 20 in einer zur Krümmungsachse des Bodens 10 orthogonalen Ebene verläuft. Es sei festgehalten, daß bei dem Tank die genannte Krümmungs­ achse vertikal verläuft und die Verstärkung 20 sich in horizontaler Richtung beidseitig der durch die Mitte des Tanks verlaufende Horizontalebene angeordnet ist.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang Schnittlinie III gemäß Fig. 2, wobei die Außenwand 32 der Einfachheit wegen nur durch eine Linie angedeutet ist. Die in der Mitte des Schwallbodens 10 beidseitig der mittleren Horizontalebene 34 sich erstreckende Verstärkung 20 mit der Durchstiegsöffnung 14 ist hier klar zu erkennen. Die Durchstiegsöffnung 14 weist einen Durchmesser 36 auf, welcher etwa 500 mm groß ist.

Die Schwallwand 10 enthält ferner oben und unten weitere Öffnungen 38, 39, durch welche der Flüssigkeitsaustausch zwischen den einzelnen Abteilen ermöglicht wird.

Fig. 4 zeigt vergrößert einen Schnitt entlang Schnittlinie 4, bevor das untere Bodenteil 24 und die Verstärkung 20, welche hier nur teilweise zu erkennen sind, mittels einer V-Schweiß­ naht verschweißt wurden. Es ist hier klar zu erkennen, daß die Dicke 30 der Verstärkung 20 um einen vorgegebenen Faktor größer als die Dicke 28 des unteren Bodenteils 24 ist. Bei dieser besonderen Ausgestaltung weist die Verstärkung 20 eine Dicke 30 von 7,7 mm und das untere Bodenteil 24, ent­ sprechend auch das obere Bodenteil, eine Dicke 28 von 5,12 mm auf. Für die genannte V-Naht sind die miteinander zu ver­ schweißenden Ränder der Verstärkung 20 und des Bodenteils 24 teilweise abgeschrägt und bilden einen Winkel 42, welcher im wesentlichen 60° groß ist. Im Wurzelbereich sind die Ränder nicht abgeschrägt und liegen in einer Tiefe 44 aneinander, welche im wesentlichen 2 mm groß ist.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit der Verstärkung durch einen auf den Boden geschweißten Blechstreifen in entspre­ chender Stärke, wenngleich die vorher beschriebene integrale Bauweise die technisch bessere ist.

Claims (4)

1. Tank, insbesondere für Fahrzeuge, enthaltend im Innern wenigstens einen Boden mit einer sich über die ganze Breite erstreckenden Verstärkung, welche beidseitig zu einer im wesentlichen durch die Tankmitte verlaufenden Horizontal­ ebene angeordnet ist, wobei der Boden unterhalb und oberhalb der Verstärkung ein unteres und oberes Bodenteil aufweist, welche aus Blechen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (10) bezüglich einer Hochachse gekrümmt ist und die Dicke (30) der Verstärkung (20) um einen Faktor zwischen 1,2 und 1,8 größer ist als die Dicke (28) der beiden Bodenteile (24, 26) und die Höhe (40) der Verstärkung (20) im wesentlichen gleich groß ist wie die maximalen Höhen des unteren Bodenteils (24) bzw. des oberen Bodenteils (26).

2. Tank nach Anspruch 1, wobei der Boden (10) als Schwallboden ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (10) eine im wesentlichen im Bereich der Verstärkung (20) angeordnete Durchstiegsöffnung (40) aufweist, welche eine ringförmige Versteifung (16) aufweist, deren Tiefe (18) um einen vorgegebenen Faktor größer ist als die Dicke (30) der Verstärkung (20).

3. Tank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (18) der ring­ förmigen Versteifung (16) um einen vorgegebenen Faktor wesentlich größer ist als die Dicke (30) der Verstärkung (20), wobei der genannte Faktor bevorzugt wenigstens 3 beträgt und zweckmäßig im wesentlichen zwischen 4 und 6 liegt.

4. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor, um welchen die Dicke (30) der Verstärkung (20) größer ist als die Dicke (28) der Bodenteile (24, 26), zwischen 1,4 und 1,6 liegt und insbesondere 1,5 beträgt.