DE4332730C2 - Hohlwand und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hohlwand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In FR 2 153 824 wird eine derartige Hohlwand beschrieben, bei der eine Einlage zwischen zwei äußeren Wandtafeln vorgesehen ist. Beide Wandtafeln und die Einlage besitzen jeweils eine Reliefstruktur in der Form von auf der Fläche verteilten napfförmigen Eindellungen Die Scheitelpunkte der Eindel­ lungen einer äußeren Wandtafel sind mit den ebenen Bereichen der Einlage verschweißt, und die Scheitelpunkte der Eindellungen der Einlage sind mit den ebenen Bereichen der anderen Wandtafel verschweißt. Auf diese Weise wird eine hohe Stabilität der Hohlwand erreicht, doch besitzt die Hohlwand notwendigerweise eine relativ große Gesamtdicke.

In dem DE-GM 19 41 477 wird eine vergleichbare Hohlwand beschrieben, bei der zwei Tafeln mit der oben beschriebenen Reliefstruktur symmetrisch auf beiden Seiten einer ebenen Einlage angeordnet sind.

Die US 3 258 891 beschreibt eine Hohlwand, bei der eine zwischen ebenen Wandtafeln eingefügte Einlage als Gitterstruktur mit abwechselnd nach bei­ den Seiten vorspringenden, mit den Wandtafeln verbundenen Ausstülpungen ausgebildet ist. Die Herstellung dieser Hohlwand wird dadurch erschwert, daß es bei der Befestigung der zuletzt angebrachten Wandtafel an der Einlage nicht möglich ist, einen Gegendruck unmittelbar im Bereich des Befesti­ gungspunktes auf die Einlage auszuüben.

In der DE 43 11 208 C1 wird ein quaderförmi­ ger Flüssigkeitsbehälter vorgeschlagen, dessen Wände durch derartige Hohl­ wände gebildet werden. Die mit den Eindellungen versehenen ersten Wand­ tafeln bilden einen geschlossenen Außenmantel des Behälters, und die zwei­ ten Wandtafeln bilden einen gleichfalls geschlossenen Innenmantel. Die Hohl­ räume zwischen den inneren und äußeren Wandtafeln bilden ein zusammen­ hängendes Kontrollvolumen, das mit einer Leckanzeigeflüssigkeit gefüllt wer­ den kann. Durch die Eindellungen wird der Außenmantel auf den ebenen Wandflächen derart versteift, daß der Behälter auch hohen Innendrücken standhalten kann. Zugleich dienen die Eindellungen als Abstandshalter für die inneren Wandtafeln.

Diese Behälterbauweise hat sich insgesamt bewährt, doch besteht bei größe­ ren Behältern das Problem, daß die inneren und äußeren Wandtafeln durch den statischen Druck der Leckanzeigeflüssigkeit in den mittleren Wandberei­ chen etwas auseinandergedrückt werden können, da die inneren und äuße­ ren Wandtafeln auf der Fläche nicht miteinander verbunden sind. Bei voll­ ständig gefülltem Behälter wird der Druck der Leckanzeigeflüssigkeit auf den Innenmantel durch den Druck der Flüssigkeit im Inneren des Behälters weit­ gehend kompensiert. Wenn der Behälter leer ist, kann sich dagegen der In­ nenmantel stärker verformen. Aufgrund dieses Effektes ist das Volumen des Kontrollraumes zwischen dem Innen- und dem Außenmantel nicht konstant, wodurch eine zuverlässige Lecküberwachung erschwert wird.

Eine direkte Verbindung der inneren und äußeren Wandtafeln, etwa durch Punktschweißungen, ist nicht zulässig, weil damit das Prinzip der Doppel­ wandigkeit durchbrochen würde. Durch Korrosion im Bereich der Schweiß­ punkte könnte es zu einem Leck kommen, durch das Füllflüssigkeit aus dem Innenbehälter unmittelbar nach außen gelangt. Ein solches Leck könnte u. U. auch mit der Leckanzeigevorrichtung nicht festgestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach herstellbare und lecksichere Hohl­ wand mit geringer Gesamtdicke zu schaffen, bei der ein Auseinanderbiegen der beiden äußeren Wandtafeln verhindert wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Hohlwand anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den Ansprüchen 1 und 3 an­ gegebenen Merkmalen gelöst.

Bei der Hohlwand nach dem Anspruch 1 weist lediglich eine äußere Wandta­ fel das durch Eindellungen gebildete Relief auf, während die zweite äußere Wandtafel und die Einlage eben sind. Die Befestigungspunkte, die die Einlage mit den beiden Wandtafeln verbinden, befinden sich jeweils an den Scheitel­ punkten der Eindellungen der ersten Wandtafel. An diesen Scheitelpunkten lassen sich die drei Materiallagen jeweils fest zusammendrücken, so daß die Befestigungspunkte an diesen Stellen auf einfache Weise hergestellt werden können. Die Einlage ist jedoch an jedem dieser Befestigungspunkte entweder nur mit der ersten Wandtafel oder nur mit der zweiten Wandtafel verbunden. Falls es an den Befestigungspunkten, die beispielsweise durch Schweißpunk­ te gebildet werden können, zu einer Undichtigkeit kommen sollte, so sind hiervon jeweils nur zwei der insgesamt drei Materiallagen betroffen, so daß die Gefahr eines von innen nach außen durchgehenden Lecks vermieden wird. Durch die abwechselnde Verbindung der Einlage mit der ersten und zweiten Wandtafel wird ein fester mechanischer Zusammenhalt zwischen den beiden äußeren Wandtafeln gewährleistet, wobei die Gesamtdicke der Hohl­ wand nicht wesentlich größer ist als bei der Hohlwand ohne Einlage nach der DE 43 11 208 C1.

Wahlweise kann an den ersten Befesti­ gungspunkten, an denen die Einlage mit der ersten Wandtafel verbunden ist, zwischen der Einlage und der zweiten Wandtafel ein Abstandshalter oder eine Beschichtung aus isolierendem Material, beispielsweise aus Kunststoff, vorge­ sehen sein, um einen gewissen Zwischenraum zwischen der Einlage und der glatten Wandtafel zu gewährleisten und zu verhindern, daß sich Korrosions­ fraß aus der ersten Wandtafel durch die Einlage in die zweite Wandtafel aus­ breitet.

Mit dem in Anspruch 3 angegebenen Herstellungsverfahren ist es möglich, die Einlage an den Befestigungspunkten jeweils selektiv mit einer der Wand­ tafeln zu verschweißen. Bei diesem Verfahren werden die beiden Wandtafeln und die dazwischen liegende Einlage am Scheitelpunkt einer Eindellung zwi­ schen zwei Schweißwerkzeugen eingespannt. Auf der Seite der Wandtafel, die mit der Einlage verschweißt werden soll, ist das Schweißwerkzeug spitz aus­ gebildet, so daß es mit der Wandtafel in punktförmiger Berührung steht. Auf der entgegengesetzten Seite ist das Schweißwerkzeug flach ausgebildet, so daß es mit der dortigen Wandtafel in flächiger Berührung steht. Die Zufuhr der Schweißenergie, beispielsweise die Stromzufuhr im Fall einer Elektro­ schweißung oder die Zufuhr von Ultraschallenergie im Fall einer Ultraschall­ schweißung, wird so gesteuert, daß nur auf der Seite des spitzen Schweiß­ werkzeugs, wo die höchste Energiekonzentration auftritt, eine Verschwei­ ßung der Wandtafel mit der Einlage stattfindet.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnun­ gen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Hohlwand;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt entsprechend Fig. 1, zur Illu­ stration des Verfahrens zur Herstellung der Hohlwand;

Fig. 3 die Anordnung von Schweißpunkten auf einer Einlage der Hohl­ wand; und

Fig. 4 eine Einlage gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel.

Die in Fig. 1 dargestellte Hohlwand 10 weist eine erste Wandtafel 12 und ei­ ne parallel in Abstand dazu angeordnete zweite Wandtafel 14 auf. Die erste Wandtafel 12 ist mit kugelkalottenförmigen Eindellungen 16 versehen, die in Richtung auf die zweite Wandtafel 14 vorspringen.

Wenn die Hohlwand 10 zur Bildung eines doppelwandigen Behälters verwen­ det wird, so ist die mit den Eindellungen versehene Wandtafel 12 Teil des Außenmantels und die Wandtafel 14 Teil des Innenmantels des Behälters, und der Hohlraum 18 zwischen den beiden Wandtafeln ist Teil eines Kon­ trollvolumens, das mit einer Leckanzeigeflüssigkeit gefüllt wird oder in dem ein Vakuum oder Gas-Überdruck zum Zweck der Lecküberwachung erzeugt wird.

Zwischen den Wandtafeln 12 und 14 ist eine plattenförmige Einlage 20 ange­ ordnet. Die Wandtafeln 12, 14 und die Einlage 20 bestehen beispielsweise aus Stahlblech. Die Einlage 20 kann eine geringere Blechdicke als die Wandtafeln 12 und 14 aufweisen. Bei Verwendung der Hohlwand in einem Behälter bil­ det die Einlage 20 jedoch keinen geschlossenen Mantel, sondern in jeder Seitenwand des Behälters ist eine separate Blechtafel als Einlage 20 vorgese­ hen. Die in Fig. 1 erkennbaren Zwischenräume zwischen der Wandtafel 12 und der Einlage 20 einerseits und zwischen der Einlage 20 und der Wandta­ fel 14 andererseits stehen deshalb miteinander in Flüssigkeitsverbindung.

Die Einlage 20 ist durch erste Befestigungspunkte (Schweißpunkte) 22 mit der ersten Wandtafel 12 und durch zweite Befestigungspunkte (Schweiß­ punkte) 24 mit der zweiten Wandtafel 14 verbunden.

Wenn in dem Hohlraum 18 ein Überdruck herrscht, beispielweise aufgrund des statischen Druckes der Leckanzeigeflüssigkeit, so werden die Wandtafeln 12 und 14 insbesondere in den randfernen Bereichen der Hohlwand 10 leicht auseinandergedrückt. Die an den Schweißpunkten 22 und 24 fixierte Einlage 20 hat dabei die Tendenz, sich wellenartig zu verformen, wie in Fig. 1 übertrieben dargestellt ist. Im Bereich zwischen den Schweißpunkten 22, 24 wird die Einlage dabei auf Zug beansprucht, so daß sie ein weiteres Aus­ einanderrücken der Wandtafeln verhindert. Insgesamt ergibt sich so aufgrund der Verbindung der Wandtafeln 12, 14 durch die Einlage 20 eine stabile Sandwichkonstruktion, die sowohl hinsichtlich Druckdifferenzen zwischen dem Behälterinneren und den Außenraum als auch hinsichtlich Druckdiffe­ renzen zwischen dem Hohlraum 18 und dem Behälterinneren und/oder Au­ ßenraum eine hohe Formstabilität aufweist. Insbesondere wird durch diese Konstruktion der Abstand zwischen den Wandtafeln 12, 14 und somit auch das Volumen des zur Lecküberwachung dienenden Hohlraums 18 innerhalb enger Toleranzen gehalten.

Wenn etwa durch Korrosion an einem der Schweißpunkte, beispielsweise ei­ nem der zweiten Schweißpunkte 24, ein Leck auftritt, so gelangt der flüssige Behälterinhalt durch dieses Leck allenfalls in den Hohlraum 18, nicht jedoch zur Außenseite der äußeren Wandtafel 12, und das Leck kann in üblicher Wei­ se mit Hilfe der Lecküberwachungseinrichtung festgestellt werden. Da der Schweißpunkt 24 lediglich die Einlage 20 und die innere Wandtafel 14 ver­ bindet, kann die Korrosion auch nicht in die äußere Wandtafel 12 weiterfres­ sen, so daß der Außenmantel des Behälters dicht bleibt. Entsprechendes gilt umgekehrt auch für den Innenmantel, wenn Korrosion an einem der ersten Schweißpunkte 22 auftritt.

Fig. 2 illustriert ein Verfahren zur Herstellung der ersten und zweiten Schweißpunkte 22, 24, beispielsweise durch Elektroschweißen. Zur Herstel­ lung eines ersten Schweißpunktes 22 wird auf der Seite der ersten Wandtafel 12 eine spitze Elektrode 26 und auf der Seite der zweiten Wandtafel 14 eine flache Elektrode 28 verwendet. Während des Schweißvorgangs nimmt daher die Stromdichte von der Spitze der Elektrode 26 zur Oberfläche der flachen Elektrode 28 hin ab, so daß das Material an der Grenzfläche zwischen der er­ sten Wandtafel 12 und der Einlage 20 früher aufschmilzt als das Material an der Grenzfläche zwischen der Einlage 20 und der zweiten Wandtafel 14. Auf­ grund dieses Effektes ist es möglich, den Schweißvorgang so rechtzeitig ab­ zubrechen, daß lediglich die erste Wandtafel 12 und die Einlage 20 durch den Schweißpunkt 22 miteinander verbunden werden, während die zweite Wandtafel 14 mit der Einlage 20 unverbunden bleibt.

Zur Herstellung eines zweiten Schweißpunktes 24 wird umgekehrt die spitze Elektrode 26 auf der Seite der zweiten Wandtafel 14 und eine stumpfe Elek­ trode 30 auf der Seite der ersten Wandtafel 12 eingesetzt. Im gezeigten Bei­ spiel ist die Elektrode 30 an die Kalottenform der Eindellung 16 angepaßt. Da jedoch in der Praxis der Krümmungsradius der Eindellung 16 zumeist we­ sentlich größer ist als das Schweißwerkzeug, kann auch mit einer flachen Elektrode gearbeitet werden. Jedenfalls sollte die Elektrode 30 so gestaltet sein, daß die Innenfläche der Wandtafel 12 am Scheitelpunkt der Eindellung 16 etwas flachgedrückt wird, so daß sich ein flächiger elektrischer Kontakt zwischen der Wandtafel 12 und der Einlage 20 ergibt.

Bei der Herstellung der Hohlwand 10 bzw. eines mit solchen Hohlwänden ausgestatteten Behälters kann man auch so vorgehen, daß zunächst die Einla­ ge 20 durch normale Punktschweißungen an die Wandtafel 12 angeheftet und auf diese Weise in ihrer Lage fixiert wird und dann im nächsten Schritt die Verbindung mit der Wandtafel 14 durch die Schweißpunkte 24 nach dem im unteren Teil der Fig. 2 dargestellten Verfahren erfolgt. Wahlweise kann die Einlage 20 auch zunächst an die zweite Wandtafel 14 angeheftet und dann nach dem im oberen Teil der Fig. 2 dargestellten Verfahren mit der ersten Wandtafel 12 verbunden werden. In diesem Fall müssen allerdings die Posi­ tionen für die Schweißpunkte 24 vorab so festgelegt und die Einheit aus Wandtafel 14 und Einlage 20 dann so in bezug auf die Wandtafel 12 positio­ niert werden, daß die Schweißpunkte 24 nicht mit den später gesetzten Schweißpunkten 22 zusammenfallen.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Anordnung der ersten und zweiten Schweiß­ punkte 22, 24 auf der Fläche der in diesem Fall als rechteckige Platte ausge­ bildeten Einlage 20. Die ersten Schweißpunkte 22 sind hier durch schwarze Punkte markiert, und die Positionen der zweiten Schweißpunkte 24 (auf der entgegengesetzten Seite der Einlage) sind durch Kreise gekennzeichnet.

Da das Material der Einlage 20 im wesentlichen nur auf den Verbindungs­ geraden zwischen den Schweißpunkten 22, 24 auf Zug beansprucht wird, kann die Einlage 20 aus Gründen der Material- und Gewichtsersparnis auch als Gitterwerk ausgebildet sein. Ein Beispiel einer so gestalteten Einlage 20a ist in Fig. 4 gezeigt.

Claims (3)

1. Hohlwand mit ersten und zweiten Wandtafeln (12, 14), die in Abstand und annähernd parallel zueinander angeordnet sind und von denen die erste (12) mit auf der Fläche verteilten, zu der zweiten Wandtafel (14) vorsprin­ genden Eindellungen (16) versehen ist, und mit einer zwischen den Wandta­ feln (12, 14) angeordneten Einlage (20; 20a), die durch mehrere erste Befe­ stigungspunkte (22), die jeweils an den Scheitelpunkten der Eindellungen (16) angeordnet sind, mit der ersten Wandtafel (12) und durch zweite Befestigungspunkte (24) mit der zweiten Wandtafel (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß so­ wohl die zweite Wandtafel (14) als auch die Einlage (20; 20a) eben ausgebildet sind und daß sich die zweiten Befestigungspunkte (24) an solchen Scheitelpunkten der Eindellungen (16) befinden, an denen die Einlage nicht mit der ersten Wand­ tafel (12) verbunden ist.

2. Hohlwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (20a) ein Gitterwerk ist.

3. Verfahren zur Herstellung einer Hohlwand nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß man die ersten und zweiten Wandtafeln (12, 14) mit der dazwischenliegenden Einlage (20) zwischen zwei Schweißwerkzeu­ gen (26, 28; 26, 30) einspannt, von denen eines (26) die Form einer Spitze hat und mit der Wandtafel, die mit der Einlage zu verbinden ist, in punktför­ miger Berührung steht, während das andere Schweißwerkzeug (28; 30) mit der anderen Wandtafel in flächiger Berührung steht, und daß man die Zufuhr von Schweißenergie derart steuert, daß der Schweißpunkt auf die Berüh­ rungsstelle zwischen der Einlage und der Wandtafel auf der Seite der spitzen Elektrode (26) beschränkt bleibt.