[0001] Die Erfindung betrifft einen aus Metallblech bestehenden Behälter, insbesondere ein
Faß, mit einem vorzugsweise zylindrischen Rumpf, dessen eines Ende durch einen mit
diesem verbundenen Boden und dessen anderes durch einen Deckel abgeschlossen sind,
wobei die Verbindungen durch Falzen, Löten und/oder Schweißen bewirkt, zusätzlich
verstärkt, gesichert oder abgedichtet sind.
[0002] Es ist bekannt, aus Fein- bzw. Feinstblechen bestehende Behälter wie Konservendosen
mit einem vorzugsweise zylindrischen Rumpf herzustellen, der mit einem Boden und/oder
Dekkel durch Falzen verbunden ist. Bereits die DE-PS 733 200 empfiehlt ein Verfalzen,
bei dem durch eine Widerstandsschweißung der einander umgreifenden Bereiche bereits
nach einer Teilverformung eine gesicherte und abgedichtete Verbindung sowie eine
Versteifung der gebildeten Ränder erreicht werden sollen.
[0003] Auf ein Auftragen abdichtender Massen im zu verfalzenden Bereich kann auch verzichtet
werden, wenn nach der DE-OS 35 46 458 nach teilweiser oder fertiggestellter Verfalzung
der Falzrand so verschweißt wird, daß mindestens zwei, vorzugs weise drei einander
umfassende Blechlagen von der Schweißnaht erfaßt werden, die vorzugsweise mittels
eines Laserstrahles bewirkt wird.
[0004] Nach der DE-OS 36 00 532 sollen Behälter hergestellt werden, indem Boden und Rumpf
durch Schweißen ohne oder mit nur geringer Falzung und ohne besondere Dichtmaßnahmen
miteinander verbunden werden.
[0005] Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die bekannten Herstellungsverfahren weiterzubilden
und einen größeren, stabilen Behälter, vorzugsweise ein Faß, zu schaffen, der sich
leicht, einfach, problemlos und mit geringem Aufwande erstellen läßt, und der auch
die Möglichkeit zuläßt, den Herstellungsgang in wünschenswerter und vorteilhafter
Weise aufzuteilen.
[0006] Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Hierbei wird
ein in bekannter Weise erstellter Mantel benötigt, bei dem ein Zuschnitt gerollt und
durch eine seine Enden verbindende Schweißnaht zu einem rohrförmigen Gebilde gestaltet
wird, das zweckmäßig in bekannter Weise mit umlaufenden Sicken versehen wird, die
einerseits eine Aussteifung und Stabilisierung des Rumpfes gestatten und andererseits
Transportprobleme vereinfachen. Entgegen der bisherigen Fertigungspraxis ist es aber
nicht erforderlich, die Enden des Rumpfes nach außen abzubördeln.
[0007] Deckel und Boden werden wie bisher als Ronden vorteilhaft aus Blechbändern ausgestanzt,
jedoch zusätzlich mit einer zylindrischen Einprägung geringer Tiefe versehen, die
durch spanlose Formung, bspw. einem Preß- oder Tiefziehvorgang, erstellbar ist, wobei
zwar gestanzte Ronden geprägt werden können, es sich aber bewährt hat, die Einprägungen
in ein Blechband einzupressen und danach die Ronden zentrisch hierzu auszustanzen.
In jedem Falle lassen sich derart hergestellte Deckel und Böden leicht zentrisch
in die Endbereiche des Rumpfes einführen und dort durch einen Schweißvorgang abgedichtet
befestigen. Die Tiefe der Einführung wird hierbei ohne Bearbeitung der Stirnflächen
der Rümpfe bereits durch den Bord des Deckels bzw. des Bodens begrenzt, der sich auf
diese Stirnflächen legt. Das fertiggestellte Faß erweist sich als außerordentlich
stabil, da der Mantel der in ein Rumpfende eingreifenden Einprägung den Endbereich
des Rumpfes zusätzlich verstärkt, und eine weitere Versteifung erfolgt durch den umgebördelten
bzw. eingerollten Rand des Bordes. Die Verbindungsnaht ist so weit nach innen gelegt,
daß beim Angreifen auch stärkerer Fremdkräfte der Nahtbereich keinen wesentlichen
Verformungen mehr unterliegt. Unterstützt wird die Bildung der Schweißnaht, indem
zunächst beim Schweißen selbst im Bereiche dieser Schweißnaht die Innenfläche des
Rumpfes fest auf dem Mantel der Einprägung aufliegt. Dieses kann durch einen auskragenden
Wulst des Mantels ebenso erreicht werden, wie durch eine Ringmulde des Rumpfes, und
gegebenenfalls auch durch die gleichzeitige Verwendung von Wulst und Ringmulde. Darüber
hinaus kann ein festes Anliegen auch durch ein Verspannen erreicht werden, das entweder
allein im elastischen Bereiche oder über diesen hinaus wirksam wird und im letzteren
Falle bleibende Verformungen hinterläßt.
[0008] Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
entnehmbar.
[0009] Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung anhand der folgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert.
Es zeigen hierbei:
Figur 1 abgebrochen ein Ende eines Rumpfes mit einer in dieses eingreifenden Einprägung
eines Deckels,
Figur 2 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit weitergebildetem Mantel der Einprägung,
Figur 3 in gleichartiger Darstellung einen weiter variierten Mantel in Verbindung
mit einem Regenschutz,
Figur 4 eine weiter variierte Darstellung mit von Scherkräften entlasteter Schweißnaht,
Figur 5 abgebrochen ein Ende eines mit einer Ringmulde versehenen Rumpfes mit einer
in das Rumpfende eingreifenden Einprägung eines Deckels,
Figur 6 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Fig. 5 mit einer durch einen gesonderten
Rand von Scherkräften entlasteten Schweißnaht,
Figur 7 eine entsprechende Anordnung mit einer durch eine Sicke bewirkten Entlastung,
und
Figur 8 eine weiter abgewandelte Ausführung.
[0010] In Fig. 1 ist abgebrochen und geschnitten das Ende eines Rumpfes 1 dargestellt, der
durch einen Deckel 2 abgeschlossen ist. Dieser Deckel enthält zentrisch eine Einprägung
3, die so bemessen ist, daß ihr Mantel 4 sich zumindest mit einem durch einen Wulst
10 geweiteten Teilbereich unter Vorspannung an die Innenwandung des Mantels legt.
Beim Einführen des Deckels 2 in den Rumpf 1 wird die Einprägung 3 mit ihrer Grundfläche
5 gegen das Innere des Rumpfes 1 vorgeschoben, bis sich der die Einprägung 3 umziehende
Bord 6 auf der Stirnfläche 7 des Rumpfes 1 auflegt.
[0011] Der äußerer Rand des Bordes 6 ist zu einer Bördelung 8 nach unten einwärts eingerollt.
Etwa im Scheitel des Wulstes 10 verläuft eine Schweißnaht 11, die mittels eines Lasers
bewirkt ist, der zweckmäßig von außen an den Rumpf 1 angreift, im Bedarfsfalle aber
auch von der Innenseite her Wulst und Rumpf beaufschlagen konnte.
[0012] Zunächst einmal ist durch eine derartige Ausbildung eine relativ hohe Stabilität
bei einfacher und billiger Konstruktion gegeben: Durch die Verbindung mittels einer
durchgehenden, zweckmäßig geringfügig überlappten Schweißnaht entfällt die Notwendigkeit
der Verwendung gesonderter Dichtungen oder des Auftragens von Dichtmassen im Verbindungsbereich.
Das Zusammenfügen von Boden bzw. Deckel und Rumpf gestaltet sich sehr einfach, da
diese mit ihren hierbei führenden Einprägungen einfach in die Öffnungen des Rumpfes
1 eingeschoben werden, bis ihr Bord 6 zur Auflage auf dessen Stirnfläche 7 gelangt.
Die derartige Fertigung erlaubt aber auch eine Aufteilung der zur Herstellung von
Fässern benötigten Stationen, so daß keine großen Straßen benötigt werden, bei denen
die Leistungen der einzelnen Stationen streng aufeinander abzustimmen sind: Es können
in einem ersten Arbeitsgang die Zuschnitte des Rumpfes sowie Deckel und Boden gestanzt
und gepreßt bzw. gezogen werden. Hierbei kann der Bord 6 zunächst noch, wie in den
Figuren strichpunktiert dargestellt, gestreckt verbleiben; es besteht aber auch die
Möglichkeit, schon bei der Fertigung von Deckel und Boden die jeweilige Bördelung
herzustellen. Entweder erfolgt sie nur, wie bspw. in Fig. 1 dargestellt, um 270° unter
Einhaltung einer geringen Distanz bis zum Außenmantel des Rumpfes 1, das Einrollen
kann aber auch, wie es bei Fig. 2 gezeigt wird, um einen größeren Winkel, bspw. 360°
erfolgen, und die eingerollten Schenkel können so weit dem Mantel 4 genähert sein,
daß beim Aufpressen auf den Rumpf dessen Außenmantel die gebildete Bördelung 8 elastisch
zurückdrängt. Werden Deckel mit flachem Bord zum Aufbau von Fässern verwendet, so
sind deren Borde, bspw. zur Vermeidung von Verletzungsmöglichkeiten, aber auch zur
weiteren Stabilisierung, nach der Verbindung mit dem Rumpf einzurollen; die Verwendung
bereits mit einer Bördelung versehener Deckel erspart den nachträglichen Rollvorgang.
Auf jeden Fall läßt sich die Fertigung aufgrund der gefundenen Raumform so unterteilen,
daß in ersten Stationen Deckel und Boden geformt und zunächst nur ein Zuschnitt des
Rumpfes hergestellt wird, während in weiteren Stationen der Zuschnitt des Rumpfes
gerollt und entlang einer gebildeten Mantellinie verschweißt wird, und dann Deckel
und Boden eingeführt und ebenfalls verschweißt werden. Bei der Herstellung von Deckeln
mit gestrecktem Bord käme in diesem Falle noch das Einrollen des Bordes hinzu.
[0013] Damit lassen sich aber Deckel und Rumpfzuschnitte gegebenenfalls auf Vorrat herstellen,
von dem aus dann ein oder mehrere, die Endfertigung bewirkende Fertigungsstraßen arbeiten;
es besteht aber bspw. auch die Möglichkeit, die vorgefertigten Zuschnitte, Deckel
und Boden zentral herzustellen und Endfertigungslinien dezentralisiert aufzustellen,
um benötigte Transportwege nicht mit den großvolumigen, fertigen Fässern belasten
zu müssen, sondern mit deren wesentlich dichter zu packenden Teilen stärker auslasten
zu können. Die hierbei erforderlichen Fertigungsstraßen weisen so geringe Abmessungen
aus, daß sie im Bedarfsfalle verlagerbar oder gar mobil ausgebildet sein können und
bspw. in einem oder mehreren Containern unterbringbar und mit diesen transportierbar
sind.
[0014] In Fig. 1 war zur Herstellung eines innigen mechanischen Kontaktes im Bereiche der
Schweißnaht 11 ein etwas vorstehender Wulst 10 vorgesehen, an den sich in Richtung
Bord ein Bereich 9 etwas verringerten Durchmessers anschließt, der in der Figur durch
einen übertrieben groß dargestellten Spalt veranschaulicht wird.
[0015] Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind ähnliche Dimensionierungen benutzt, am
oberen Ende des Bereiches 9 wird jedoch eine Einschnürung 12 geringeren Durchmessers
gebildet, indem das Blechmaterial zunächst geringfügig nach innen abgebogen ist und
erst dann nach außen zur Bildung des Bordes umgelenkt ist. Hierdurch wird eine eindeutige
Auflage auf der Stirnfläche 7 erreicht, da bewußt der Umlenkbereich vom Mantel 4 zum
Bord 6 nach innen verlegt wurde und an der Stirnfläche ein planer Bereich des Bordes
anliegt. Gleichzeitig wird hiermit eine gewisse Erhöhung der Belastbarkeit der freien
Enden des Fasses, bspw. beim Höhenfallversuch sowie diesem entsprechenden Belastungen,
erreicht.
[0016] In Fig. 3 ist ein weiter gewandeltes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem zwar die
Einschnürung 12 ausgeprägt verwendet wird, auf den Wulst 10 aber verzichtet wurde.
Eine satte Auflage des Endbereiches des Rumpfes 1 auf dem Mantel 4 läßt sich hier
bspw. dadurch erreichen, daß besondere Spannvorrichtungen vorgesehen werden, die
nach Eindrücken des Dekkels 2 den unteren Bereich seines Mantels elastisch und/oder
bleibend weiten, bspw. durch radial angeordnete, druckmittelbetriebene Spannzylinder
oder durch einen axial einschiebbaren Konus, der auf radial stehende Spannbacken
einwirkt. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Mantel 4 und das Rumpfende 1
mit koinzidierenden Löchern 13 bzw. 14 auszustatten. Da die Spunde von Spundfässern,
um den Trans port sowie Stapelmöglichkeiten nicht zu beeinträchtigen, unterhalb der
Oberkante des Deckels enden müssen besteht bei der Unterbringung von Fässern im Freien
die Möglichkeit des Ansammelns von Regenwasser im Deckelraum. Bei entsprechend tief
gelegter Schweißnaht 11 aber läßt sich durch derartige Löcher 13, 14, die gebohrt
oder gestanzt sein können, das Ansammeln von bspw. Regen- oder Spritzwasser über der
Grundfläche 5 des Deckels 2 vorteilhaft begrenzen.
[0017] In Fig. 4 ist ein weiter variiertes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der
Mantel 4 etwas länger ausgeführt ist und sich dann, einen auskragenden Rand 15 bildend,
wieder nach innen - oben wendet, ehe er in die Grundfläche 5 übergeht. Mittels einer
derartigen Ausbildung wird erreicht, daß bei einer eventuellen Druckbeaufschlagung
des Fasses und dem hierdurch bedingten elastischen Hochwölben der Grundfläche 5 auch
Zugkräfte auf die Schweißnaht ausgeübt werden und reine Scherkräfte, wie sie beim
Versuch des kolbenartigen Ausschiebens der Grundfläche 5 eines Deckels nach Fig. 1
entstehen würden, abgebaut werden, so daß die Belastung der Schweißnaht 11 des Deckels
durch im Behälter aufgebauten Druck sowie eine entsprechende Belastung der Schweißnaht
des Bodens durch dessen Gewichts-und gegebenenfalls Druckbelastung abgebaut werden.
[0018] Die zur Erleichterung und Vereinfachung des Schweißens vorgesehene feste Auflage
der durch die Schweißnaht 11 zu verbindenden Wandungen läßt sich nach Fig. 5 auch
durch eine in Höhe der einzubringenden Schweißnaht 11 vorgesehene Ringmulde 16 erreichen;
die übrigen Bezeichnungen sind aus den vorhergehenden Figuren übernommen. Damit besteht
neben der Möglichkeit, in entsprechende Bereiche des Mantels 4 eines Deckels 2 einen
nach außen auskragenden, gegebenenfalls gestaffelten Wulst 10 einzupressen, auch die
parallel oder alternativ vorzusehende Möglichkeit einer in den Rumpf 1 eingepreßten
Ringmulde 16. Ergänzen läßt sich diese oder ersetzen durch die weitere Möglichkeit,
Spannelemente vorzusehen, welche das Rumpfende umfassen und es gegen den Mantel vorspannen,
oder aber von innen radial nach außen drängende Spannmittel im Mantel vorzusehen,
um durch elastische und/oder bleibende Verformung ein eindeutiges Aufliegen der zu
verbindenden Wandungen zur Erleichterung des Einbringens der Schweißnaht zu erreichen.
Solche Vorspannmittel können ausschließlich im Bereiche der elastischen Verformung
wirksam sein, vorzugsweise jedoch wird dieser Bereich, gegebenenfalls geringfügig,
überschritten, so daß zusätzlich bleibende Verformungen zurückbleiben.
[0019] Mit Figur 6 ist gleichartig und mit den bekannten Referenzzeichen erläutert eine
weitere Variante dargestellt, die neben die Ansammlung von Regen- und Spritzwasser
begrenzenden Löchern einen die Schweißnaht 11 belastende Zug- und Scherkräfte abbauenden
auskragenden Rand 15 aufweist.
[0020] Bei empfindlichen Blechen und/oder empfindliche Oberflächenbeschichtungen aufweisenden
Blechen kann es sich als zweckmäßig erweisen, einen scharf abgekanteten Rand 15 nach
Fig. 4 bzw. 6 zu vermeiden. Hier empfiehlt es sich, mit größeren Krümmungsradien abgebogene
Sicken zur Entlastung der Schweißnaht 11 einzusetzen.
[0021] In Fig. 7 ist anstelle eines scharf umgekanteten Randes 15 eine etwa halbkreisförmig
profilierte und mit einem Viertelkreis in die Grundfläche 5 des Deckels 2 zurückgebogene
Sicke 17 vorgesehen, deren Grund 18 die Funktion des Randes 15 übernimmt. Zweckmäßig
ist hier die Schweißnaht 11 nach mindestens elastischer Verformung aufgebracht. Bei
der Anordnung nach Fig. 8 ist eine quasi trapezförmige Sicke 19 eingesetzt, die sich
ebenfalls mit größeren Krümmungsradien herstellen läßt. Auch hier sorgen Löcher 13
und 14 für eine Begrenzung von Wasseransammlungen, während im Bereiche der Schweißnaht
11 die gewünschte, das Schweißen begünstigende Flächenpressung unter gleichzeitiger
Einbeziehung einer gewissen Rastwirkung zur Sicherung der gegenseitigen Lage durch
einen Wulst 10 erreicht wird, der in eine Sicke 20 des Rumpfes eingreift, deren Tiefe
geringer ist als die Höhe des Wulstes 10.
[0022] Damit aber erlaubt die Erfindung nicht nur die problemlose und preisgünstige Herstellung
von Fässern, Dichtigkeitsprobleme sind vermieden und die Stabilität des Behälters
ist verbessert, und als wesentlich hat es sich gezeigt, daß bei einer derartigen Ausbildung
ohne Schwierigkeiten bisher benutzte komplette Fertigungsstraßen sich derart aufteilen
lassen, daß an die Stelle einer zentralen und ohne Zwischenlager durchzuführenden
Herstellung die Einschaltung von Zwischenlagern ebenso treten kann wie eine Aufteilung
der Herstellung in eine zentrale Fertigung der Rumpfzuschnitte, der Deckel und Böden
sowie eine, gegebenenfalls über lange Transportwege angeschlossene, Fertigstraße.
[0023] Bewährt hat es sich, bei der Herstellung verwendete Fertigungsstraßen so aufzuteilen,
daß in ersten Anordnungen die Zuschnitte des Rumpfes sowie Deckel und Boden hergestellt
werden. In gegebenenfalls über ein Zwischenlager oder aber über längere Straßen- oder
Bahn-Transportwege nachschaltbaren weiteren Fertigungsstraßen werden dann der Rumpf
fertiggestellt, Deckel und Boden eingeschoben und verschweißt, woran sich gegebenenfalls
die Bördelung des Deckels und des Bodens anschließen können. Damit ist es möglich,
Fertigungsstraßen räumlich begrenzt aufzubauen, es besteht die Möglichkeit, für
teilverarbeitete Teile ein Zwischenlager zwi schenzuschalten, und wesentlich kann
sein, die grundlegenden Arbeitsvorgänge zentral vorzunehmen, während der Zusammenbau
und die Fertigstellung gegebenenfalls dezentralisiert vorgesehen sind, so daß die
Transportwege erheblich verbilligt werden.
1. Aus Metallblech bestehender Behälter, insbesondere Faß, mit einem vorzugsweise
zylindrischen Rumpf, dessen eines Ende durch einen mit diesem verbundenen Boden und
dessen anderes durch einen Deckel abgeschlossen sind, wobei die Verbindungen durch
Falzen, Löten und/oder Schweißen bewirkt, zusätzlich verstärkt, gesichert und/oder
abgedichtet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Deckel (2) und/oder der Boden eine topfförmige Einprägung (3) geringer Höhe
aufweisen, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Rumpfes (1) entsprechen,
daß die Rumpfenden Mäntel (4) der Einprägungen (3) fest umschließen und die die Einprägungen
umgebenden Borde (6) auf den Stirnflächen (7) des Rumpfes (1) aufliegen, daß die Mäntel
(4) und der Rumpf (1) mittels in Teilhöhe der Mäntel verlaufende, durchgehende und
vorteilhaft geringfügig überlappte Schweißnähte (11) miteinander verbunden sind,
und daß die über den Rumpf (1) vorstehenden Bereiche der Borde (6) zur mittleren Normalebene
des Rumpfes hin eingerollt sind (Bördelungen 8).
2. Behälter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rumpf (1) im Bereiche der Schweißnaht (11) eine Ringmulde (16) aufweist.
3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel (4) der Einprägung (3) in einem an dessen umschlossener Grundfläche
(5) anschließenden Wulst (10) seinen größten Durchmesser aufweist.
4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser des Mantels (4) der Einprägung (3) vom Höhenbereiche seiner Grundfläche
(5) aus bis zu dem seines Bordes (6) sich geringförmig kontinuierlich oder in Stufen
veringert.
5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel (4) der Einprägung (3) an seinem unteren Ende zu einem auskragenden
Rande (15) um 180° einwärts gebogen ist und die Grundfläche (5) sich in einer geringen
Teilhöhe des Mantels anschließt.
6. Behälter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rand (15) durch eine U-förmige Biegung bewirkt ist.
7. Behälter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rand (15) durch den Grund einer in den umlaufenden Randbereich der Grundfläche
(5) nach unten eingeprägten Sicke (17) gegeben ist.
8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel (4) der Ausnehmung (3) sich an seinem äußeren Ende zu einer Einschnürung
(12) geringfügig nach innen wendet und aus dieser Einschnürung heraus sich als Bord
(6) nach außen wendet.
9. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel (4) und Enden des Rumpfes (1) außerhalb einer Schweißnaht (11) koinzidierende
Löcher (13, 14) aufweisen.
10. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch
Schutzgas-Schweißnähte.
11. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch
Laser-Schweißnähte (11).
12. Behälter nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rumpf (1) und die Mäntel (4) der Einprägungen (3) von Deckel und/oder Boden
mindestens während des Schweißens gegeneinander verspannt sind.