Behälter mit Spundloch und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Behälter mit Spundloch, beispielsweise einwandige Bierfässer aus Metall, und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Bei der Herstellung eines Behälters einfacher Wandstärke besteht ein Probleme in der Schaffung einer geeigneten Verstärkung für das Spundloch.
Durch das Spundloch soll der Behälter in angemessener Weise gereinigt, gefüllt und entleert werden können, und das Spundloch muss den beim Eintreiben des Spundes ausgeübten Kräften gewachsen sein.
Im allgemeinen weisen die Spundlochverstärkungen, beispielsweise von Bierfässern, zwei getrennte Wände oder Stärken aus Metall auf, die durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind, der von den beiden Metallwänden vollständig umschlossen ist. Normalerweise ist dieser Zwischenraum nicht mit einer öffnung für den Ein- oder Austritt von Flüssigkeiten oder Gasen versehen, und die den Zwischenraum einschliessenden Metallwände sind mittels Schweissnähten abgedichtet.
Während der Reinigung und vor dem Füllen eines einwandigen Bierfasses aus Blech wird dieses in eine wassergefüllte Form eingesetzt, mit Wasser gefüllt und einem Druck von etwa 63 kg/cm2 ausgesetzt, damit alle Einbeulungen beseitigt werden und das volumetrische Fassungsvermögen genau erzielt wird und das Fass selbst ein gefälligeres Aussehen erhält.
Daher ist es nicht ungewöhnlich, dass diese Schweissnähte im Verlauf der Zeit und bei sonstiger rauher Behandlung rissig werden.
Wenn in einer Schweissnaht im Bereich zwischen dem eingeschlossenen Raum und dem Hohlraum des Fasses ein Riss entsteht, sickert ein Teil des Getränks in den umschlossenen Raum. Die festgehaltene Flüssigkeit zersetzt sich und nimmt einen äusserst starken Geruch an. Die zersetzte Flüssigkeit verbreitet jedoch beim Austreten aus dem umschlossenen Raum nicht nur unangenehmen Geruch und Geschmack, sondern ist oft auch gesundheitsschädlich.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Spundlochverstärkung zu schaffen, bei der zwischen dem umschlossenen Raum und dem Hohlraum für das Getränk keine Schweissstellen vorhanden sind, indem alle Schweissstellen der Verstärkung an der Aussenseite des Behälters vorgesehen werden, so dass beim Reissen einer Schweissstelle der Riss von aussen gesehen und repariert werden kann, bei der in dem von den zwei Metallwänden umschlossenen Raum eine Abstützung vorgesehen ist, damit die um das Spundloch herum auftretenden Spannun);en und Verformungen über einen weiteren Bereich verteilt werden, und bei der in dem angegebenen Bereich evtl. doch nötige Schweissstellen so ausgebll ret sind, dass die von den vorgenannten Spannungen und Verformungen auf sie ausgeübten Wirkungen vernachlässigbar klein sind.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen.
Fig. 1 in Draufsicht einen Behälter in Form eines Fasses mit Spundloch und der es umgegenden Verstärkung;
Fig. 2 im Schnitt nach des Linie 2-2 der Fig. 1 die fliessgepresste Spundlochhülse, den einen Teil der Innenplatte der Verstärkung, den die Hülse umgebenden Stützkörper und die an der oberen Fläche der Innenplatte angeschweisste Aussenplatte der Verstärkung;
Fig. 3 in einem Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2 die Beziehung zwischen der Spundlochhülse und den sie schützenden Abwälzflächen;
Fig. 4 in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform, in der die Spundlochhülse an der Innenplatte angeschweisst ist;
Fig. 5 im Schnitt bei auseinandergenommenen Teilen die Reihenfolge des Zusammenbaus der abgeänderten Ausbildungsform eines grösseren Behälters;
Fig. 6 in einem Schnitt die zusammengesetzten Elemente nach Fig. 5 vor dem Schweissen, aber nach der konischen Verformung der Spundlochhülse;
Fig. 7 in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 6 die Anordnung nach der Ausbildung eines Flansches am oberen Ende der Spundlochhülse und nach Zusammenschweissen der Teile zu der fertigen Verstärkung ;
Fig. 8 in einer Draufsicht den aus einem Gussstück bestehenden Stützkörper, der bei der Ausbildung von Halbfässern verwendet wird, jedoch dieselbe Gestalt hat wie das in dem kleineren Fass verwendete Gussstück;
Fig. 9 in Ansicht das Profil des aus einem Gussstück bestehenden Stützkörpers, nach der Linie 9-9 der Fig. 8 gesehen, und
Fig. 10 in Stirnansicht das Profil des aus einem Gussstück bestehenden Stützkörpers, nach der Linie 10-10 der Fig. 9 gesehen.
Fig. 1 zeigt einen Behälter in Form eines Fasses 10. Dieses wird aus Gründen der Wirtschaftlichkeit schrittweise zusammengesetzt. Zweckmässig werden die einzelnen Teile aus Blech gestanzt, vorzugsweise aus rostfreiem, korrosionsbeständigem Stahl. Bei Verwendung von rostfreiem Stahl werden die zusammengesetzten Teile durch Schmelzschweissung aneinander befestigt, beispielsweise nach dem Arcatom- oder dem Heliarc-Verfahren, in dem das Metall an der Verbindungsstelle zweier getrennter Teile zusammenfliesst.
Dies hat den Vorteil, dass kein Zusatzmetall verwendet wird und der rostfreie Stahl im Schweissbereich nicht korrodiert.
Das Fass 10 wird aus zwei topfförmigen Endstücken 12 und 14 und einem zylindrischen Mantelstück 16 zusammengesetzt. Die Endstücke werden längs der Schweisslinien 18 mit dem Mantelstück verbunden. An den äusseren Enden der Endstücke 12 und 14 sind Ringwulste 20 vorgesehen, welche die Enden vor der rauhen Behandlung schützen, denen sie im Gebrauch des Fasses ausgesetzt sind.
Das Mantellstück 16 wird aus einem ebenen, rechteckigen Stück aus rostfreiem Stahlblech hergestellt, indem dessen Enden zusammengebracht und durch Schmelzschweissung miteinander verbunden werden, so dass ein Zylindermantel erhalten wird.
Dieser wird dann durch Kaltwalzen in einem Teil seiner Fläche gewellt und dabei mit zwei ringförmigen, auswärts vorstehenden Abflachungen oder Abwälzflächen 22 ausgebildet. Die Abwälzflächen sind in der Querrichtung zentrisch im Abstand voneinander angeordnet. Zwischen ihnen befinden sich vertiefte Abflachungen 24 und ausserhalb der Abwälzflächen sind ringförmige Vertiefungen 26 vorgesehen. Die Abwälzflächen erleichtern das Rollen des fertigen Fasses von einer Stelle zur andern.
Zwischen den Abwälzflächen 22 ist ein Spundloch angeordnet, das von den Abwälzflächen geschützt wird.
Das Spundloch ist verstärkt und die Verstärkung weist eine Innenplatte 30 auf, die eine mit ihr einstückige, geflanschte Spundlochhülse 32 besitzt. Ferner ist ein aus einem Gussstück bestehender Stützkörper 34 vorgesehen, welcher die Spundlochhülse umgibt und oberhalb der Innenplatte 30 angeordnet ist, sowie eine Aussenplatte 36, die ebenfalls die Spundlochhülse 32 umgibt und durch den Stützkörper 34 im Abstand von der Innenplatte 30 gehalten wird. Aus der Mitte des Mantelstücks 16 ist ein Bleckstück ausgeschnitten oder ausgestanzt, das etwa rechteckig ausgebildet und an seinen in der Umfangsrichtung angeordneten Enden gelappt ist. Die gelappten Enden 38 bilden einen Teil der Abwälzflächen 22. Der Zweck des ausgestanzten Blechstücks wird nachstehend beschrieben.
A. Die Innen platte und die SplzsldlocS lse
Die Innenplatte 30 besteht aus demselben korrosionsbeständigen Material wie das Mantelstück. Sie hat ein leicht konvex-konkaves Profil und ist in ihrer Umfangsgestalt der im wesentlichen rechteckigen, mit gelappten Enden versehenen öffnung des Mantelstücks 16 angepasst, die durch das Ausstanzen des Blechstücks gebildet wurde. Die beispielsweise in Fig. 2-4 gezeigte konkave Innenfläche 40 gestattet eine rasche Entleerung und Reinigung des Fasses nach dem Einbau der Platte.
Die Innenplatte 30 besteht aus stärkerem Blech als der Mantel, damit sie den Spannungen und Verformungen gewachsen ist, denen sie im Gebrauch des Fasses ausgesetzt ist. Ferner kann aus dem mittleren Teil der Platte 30 die Spundlochhülse 32 durch Fliesspressen geformt sein, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist.
Im allgemeinen kann die Hülse nur bei Viertelfässern durch Fliesspressen gebildet werden, weil es nicht möglich erscheint, eine tiefer vorstehende Spundlochhülse, wie sie in Halbfässern erwünscht ist, durch Fliesspressen zu bilden.
Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Verstärkung 28' für ein Viertelfass. Hier kann die Spundlochhülse 32', anstatt durch Fliesspressen gebildet zu werden, durch Schmelzschweissung einstückig mit der Innenplatte 30' verbunden werden, wie bei 42 angedeutet ist.
Die Ausführungsform nach Fig. 5 bis 7 ähnelt der in Fig. 4 gezeigten, indem die Spundlochhülse 32" ebenfalls nicht durch Fliesspressen gebildet, sondern, wie bei 42" angedeutet, durch Schmelzschweissung befestigt ist. Die in diesen Figuren dargestellte Ausführungsform stellt eine Verstärkung 28" für ein Halbfass dar. Mit Ausnahme der tiefer vorstehenden Spundlochhülse 32" entspricht sie der in Fig. 4 dar gestellten. Daher bezeichnen die in Fig. 4 verwendeten, mit einem Strich versehenen Bezugsziffern und die in Fig. 5-7 verwendeten, mit zwei Strichen versehenen Bezugsziffern jeweils ähnliche Elemente, auch wenn dies in der Beschreibung nicht besonders erwähnt ist.
B. Stützkörper
Die Aussenplatte 36 wird durch den aus einem Gussstück bestehenden Stützkörper 34 bzw. 34' abgestützt und im Abstand von der Innenplatte 30 gehalten. Dies ist in Fig. 2 bis 7 gezeigt, welche die Anordnung im Querschnitt darstellen.
Der Stützkörper besteht vorzugsweise aus Aluminiumguss oder einer Aluminiumgusslegierung, weil auf diese Weise ein fester, aber leichter Artikel erhalten wird. Man kann aber auch andere geeignete Materialien verwenden. Aus Fig. 8-10 geht hervor, dass der Stützkörper 34" nicht massiv ist, sondern ein waffelartiges Muster hat. Die erhabenen Stellen oder Rippen 44 des Musters sind so angeordnet, dass sie jene Teile der Aussenplatte 36" abstützen, die Spannungen und rauher Behandlung ausgesetzt sind.
Dazu gehören beispielsweise die Abwälzflächen 22".
Diese Rippen bewirken eine Verteilung der Spannungen über eine breite Fläche. Die Rippen im mittleren Teil des Stützkörpers sind gemäss Fig. 9 im Profil niedriger als die in den äusseren Teilen, was der schwächeren Stelle der Aussenplatte 36" zwischen den Abwälzflächen entspricht. Die zuletzt genannten Rippen erstrecken sich von den äusseren Rippen radial einwärts zu einem Bund 46.
Der Bund 46 sitzt lose passend auf der Spundlochhülse 32", so dass er während des Zusammenbaus leicht auf diese aufgeschoben werden kann. Die lose Passung ist auch notwendig, um die anschliessende Dehnung der Spundlochhülse 32" zu gestatten, die erfolgt, wenn diese Hülse in einem nachfolgenden, später zu beschreibenden Arbeitsgang konisch verformt wird. Der Bund 46 hat den Zweck, die Spundlochhülse 32" gegen eine unerwünschte Verformung und Spannungen abzustützen, wenn der nicht gezeigte Spund mit grosser Kraft eingetrieben wird.
Die Kernmarken 48 bzw. die Flächen zwischen den Rippen sind vertieft, um das Gewicht des Stützkörpers 34" herabzusetzen. Die Unterseite des Stützkörpers ist glatt und leicht konkav gegossen, wie in Fig. 5, 9 und 10 bei 50 dargestellt ist, so dass sie sich der konvexen Form der Oberseite der Innenplatte 30" anpasst.
Die in Fig. 5 und 8 gezeigte Ringvertiefung 52 ist mit dem Bund 46 konzentrisch. Ihr Zweck wird nachstehend beschrieben.
C. Die A Aussenplatte
Das aus der Mitte des Mantelstücks 16 ausgestanzte Blechstück wird erneut gestanzt, wobei seine äusseren Umfangsränder abgerundet und so verformt werden, dass sie abwärts und dann in Form eines Randflansches auswärts vorstehen. Im mittleren Teil des Blech stücks wird eine Öffnung ausgestanzt, vorzugsweise gleichzeitig mit dem Stanzen der Ränder.
Diese Öffnung kann die Spundlochhülse 32, 32', 32" aufnehmen. Das Blechstück bildet jetzt die Aussenplatte 36, 36', 36".
D. Der Zusammenbau
Fig. 5 zeigt die Teile auseinandergezogen vor ihrem Zusammenbau zu der fertigen Spundlochverstärkung 28. Die Darstellung zeigt die Ausbildung für ein Halbfass, kann aber auch für das Viertelfass verwendet werden.
Die Spundlochhülse 32 (Fig. 2, 3), 32' (Fig. 4) oder 32" (Fig. 5-7) wird zunächst durch Fliesspressen aus der Innenplatte 30, 30' oder 30" ausgebildet oder an ihr befestigt, so dass sie im wesentlichen normal zu der Innenplatte 30, 30', 30" vorsteht, damit der Stützkörper 34, 34', 34" und die Aussenplatte 36, 36', 36" leicht auf die Hülse aufgeschoben werden können.
In Fig. 6 sind die Teile zusammengebaut gezeigt.
Die Hülse 32, 32', 32" hat eine Konizität 54 von vorzugsweise etwa 40. In dieser Figur ist die Aussenplatte 36 noch nicht mit der Innenplatte 30" verschweisst.
In Fig. 7 ist die Hülse bei 56 geflanscht und der Flansch bei 58 mit der Aussenplatte 36" verschweisst.
Die Aussenplatte wird an ihrem Umfangsflansch 60 mit der Oberseite der Innenplatte 30" verschweisst, was durch die Schweissnaht 62 angedeutet ist. Auf diese Weise ist der die Hülse umgebende Stützkörper 34" zwischen der Innen- und Aussenplatte angeordnet.
Die vorstehend erwähnte, ringförmige Vertiefung 52 in dem Stützkörper 34 ist etwas unter der Schweissnaht angeordnet, welche den Flansch der Hülse mit der Aussenplatte verbindet. Die Vertiefung verhindert eine Berührung der Aussenplatte mit dem Gussstück an der Schweissstelle, so dass das Gussstück nicht als Abschreckkörper wirken kann und eine einheitlichere Schweissung erzielt wird.
Wie beispielsweise aus Fig. 6 und 7 hervorgeht, füllt der Stützkörper 34" den Raum zwischen der Innen- und der Aussenplatte nicht vollständig aus.
Die durch das erneute Stanzen des Blechstücks gebildete Abrundung 64 desselben ergibt eine ungewöhnlich hohe Festigkeit und Steifigkeit, so dass der Stützkörper 34" den Absatz 64 nicht abzustützen braucht. Infolgedessen können die für den Stützkörper erforderliche Metallmenge und sein Gewicht weiter herabgesetzt werden.
Da sich die Rippen 44 des Stützkörpers der Innenseite der Aussenplatte 36 genau anpassen und die Hülse 32 in der Nähe der Schweissnaht angeordnet ist, welche die Hülse mit der Innenplatte 30 verbindet (Fig. 4-7), besteht praktisch keine Gefahr eines Risses in der Schweissung und eines Einsickerns in den Raum zwischen der Innen- und der Aussenplatte. In während eines längeren Zeitraums durchgeführten Versuchen wurde nie ein Riss in der Schweissnaht an dieser Stelle beobachtet. Wenn jedoch ein solcher Riss entsteht, kann er leicht erkannt werden, weil er sich in der Nähe des Spundlochs befindet.
Die in Fig. 2 und 3 gezeigte, bevorzugte Ausführungsform ergibt eine Spundlochverstärkung, in der zwischen der Innenplatte und dem Fasshohlraum keine Schweissstellen vorhanden sind und die Verbindungsschweissungen leicht besichtigt und repariert werden können, ohne dass eines der Endstücke des fertigen Fasses abgetrennt zu werden braucht.
Die fertige Verstärkung wird durch Schmelzschweissung in der ausgestanzten Öffnung des Mantelstücks 16 befestigt, worauf dieses durch Schmelzschweissung mit den Endstücken 12 und 14 verbunden wird.
Bei der Betrachtung des an den Endstücken befestigten Mantelstücks erkennt man, dass die Abwälzflächen durch die Verstärkung nur wenig unterbrochen werden und diese Unterbrechung das Rollen des Fasses von einer Stelle zur anderen nicht beeinträchtigt.