CH678939A5 - - Google Patents

Description

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CH 678 939 A5

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Container-Eckelement mit Anschlussöffnungen an den drei äusseren Seiten.

Die verschiedenen Container - die nach ISO Vorschrift nach Grösse (3,04-12,16 m Längen mass) sowie Traglast (10, 20, 24 und 30 to) kategorisiert sind - werden zum Transport von Stöckgut, Schüttgut, Flüssigkeit usw. verwendet.

An den 8 Eckpunkten des Containers sind die Eckelemente zu finden, die die Anhebung des Containers sowie das Verkoppeln der Container miteinander und mit dem Transportmittel in waagerechter und senkrechter Lage ermöglichen. Die Eckelemente sind in waagerechter und senkrechter Richtung mit Trägem verbunden, die aus gewalztem Blech oder Profilstahl gefertigt sind. Neben der Möglichkeit der Bewegung, Anhebung und Verankerung der Container ist die Stapelungsmöglichkeit ein wichtiger Faktor.

Der bisher bekannten technischen Lösung gemäss werden die Eckelemente aus Stahlguss gefertigt und die fertigen Gussstücke werden von den Containerherstellern im allgemeinen nur von Hand ge-schweisst oder gering mechanisiert an die waagerechten und senkrechten Träger geschweisst. Die Kontrolle der Schweissnähte ist schwierig und nicht genügend sicher. Bei der Schadhaftwerdung von Containern spielt neben des Bruches der Eckelemente eine immer grössere Rolle das von den Mängeln des Schweissens ausgehende Reissen und Brechen der Schweissnähte. Bei den Reparaturen (z.B. Austausch der gebrochenen Eckelemente) ist das Einhalten der ursprünglichen Masse und Spalten sehr schwierig und der Zeit- und Energieaufwand sehr hoch. Die Benutzer sind gezwungen, die schadhaften Container für längere Zeit aus dem Verkehr zu ziehen.

Im Fachblatt «Cargo Systems» vom Oktober 1985 berichtet P. Hewitt über die bei «Sea Containers» durchgeführten Versuche mit Eck-Gusselementen, an denen auch das Forschungslabor der Firma Iron and Steel Co. und die Firma Trade Association Sheffield teilnahmen. An den Stahlguss-Eckelementen aus verschiedenen Ländern der Welt wurden verschiedene Messungen und Prüfungen durchgeführt. Die Messergebnisse von bei niedrigen Temperaturen nach Charpy durchgeführten Schlagarbeiten werden in derfolgenden Tabelle angegeben:

Hersteller

Schlagarbeit

(Durchschnitt von 3 Messungen)

Temperatur PC

A

4,0 J

-40

B

7,5 J

-40

C

14,5 J

-40

D

10,5 J

-40

Ein gutes Material für Eckelemente muss den Vorschriften von ISO 1496/1 und/oder LR 1984 entsprechen, wo die vorgeschriebenen Werte bei -40°C und «V» Einschnitt, mit Charpy-Methode an 10 x 10 mm Probestab min. 34 J an 10x 7,5 mm Probestab min. 28 J an 10x5 mm Probestab min. 23 J sind.

Aus der Tabelle geht hervor, dass keiner der Hersteller diese Forderungen erfüllt. So stellte sich heraus, dass einer der Mängel der nach dem heutigen Stand der Technik hergestellten Eckelemente aus Stahlguss der nicht zufriedenstellende, bei niedrigen Temperaturen gemessene Schlagarbeitswelt ist.

In den letzten Jahren entwickelte die englische Firma Blair ein Eckelement, das bei einmaliger normalisierender Wärmebehandlung bei -50°C den Schlagarbeitswert von KVmin = 21 J erreicht. Die Beschädigung der Eckelemente und deren Bruch tritt meistens jedoch nicht bei niedrigen Temperaturen auf. Nach Angaben vor altem von grossen Eisenbahngesellschaften (z.B. DB von BRD, SNCF von Frankreich, BR von England) treten die Beschädigungen der Eckelemente bzw. Bruch der Schweissnähte zu den sich anschliessenden Trägern im Bereich von positiven Temperaturen auf, u.zw. durch groben Umschlag, Umlagerung bzw. während des Rangierens.

Aus der Materialzusammensetzung des Stahlgusses ergibt sich, dass sich seine mechanischen Eigenschaften im negativen Temperaturbereich verschlechtern, wo die dynamische Beanspruchung durch die grobe Behandlung noch hinzu kommt. Dies zusammen führt zu Rissen und Brüchen und beschränkt damit die Umlaufmöglichkeit der Container.

Den Messungen der Deutschen Bundesbahn gemäss überschreitet der gemessene Geschwindigkeitsabnahmewert beim Bremsen den Wert von 4 g/m/sec2, was mehr als das Doppelte des eingeplanten Wertes ist. Deshalb schreibt die DB beim Containerkauf die höheren Werte vor.

Aus den obigen Daten geht auch hervor, dass in die Container nur Eckelemente, die einem streng kontrollierten, qualitätssicheren Programm gemäss hergestellt wurden, eingebaut werden dürfen.

Die Nachteile der bisher bekannten Stahlgusseckelemente sind wie folgt:

— die Stahlgusstechnologie verlangt eine besondere Vorbereitung in Hinsicht auf Fachleute, Technik, Grund- und Hilfsmaterial, hat einen hohen Energiebedarf und ist teuer,

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- die Oberflächenfehler des Stahlgusses (Lunker, Einschlüsse, Risse) stellen sich bei der Bearbeitung der Eckelemente heraus. Die korrekte Beseitigung dieser Fehler ist kompliziert und schwierig, da Vorwärmung, besondere Schweisselektroden und erneute Wärmebehandlung nötig sind. Die Reparatur wird weiterhin dann erschwert, wenn der Fehler am fertigen Container wahrgenommen wird;

- damit die einzelnen Zugaben über die gewünschte Struktur und mechanischen Eigenschaften verfügen, ist eine Wärmebehandlung nötig, was mit weiterem Energieverbrauch verbunden ist;

- die Gusseckelemente müssen an mindestens 3 Seiten, doch in Wirklichkeit - wegen der Basisebenen -an allen 6 Seiten bearbeitet werden

- infolge der Gusstechnologie ist das Gewicht der Eckelemente zu hoch;

- die für einen Container benötigten 8 Eckelemente können nur mit vier verschiedenen Mustern, mit je gesonderter Formgebung und gesondertem Guss hergestellt werden.

Aufgrund der aufgezählten Nachteile ist ersichtlich, dass die Herstellung von Eckelementen gemäss den gewünschten Ansprüchen keine einfache Aufgabe ist.

Das Ziel der Erfindung war, durch Ausschaltung der bekannten Nachteile solche Eckelemente herzustellen,

-die materiell, konstruktionsmässig und technologisch zur Serienfertigung geeignet sind,

- die mit wenig Energieaufwand herzustellen sind, keine erneute Wärmebehandlung verlangen,

- die den Anforderungen für die Stapelung entsprechen und

- deren gemessener Schlagarbeitswert bei niedrigen Temperaturen den genormten Wert erreicht.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass alle die oben genannten Ziele erreicht werden können, wenn die Eckelemente aus einem Mn-Iegierten Stahlblech gefertigt werden, in dem das Verhältnis Mn:C einen Wert zwischen 8 und 12 hat, der (P+S)-Gehalt höchstens 0,04 Massenprozent und der C-Gehalt höchstens 0,2 Massenprozent beträgt.

Das Stahlblechmaterial solcher Zusammensetzung ist homogen, gut kantenbiegbar (Rmin = a/2 mm, wobei «a» die Materialstärke ist), und weist bei -40°C einen Schlagarbeitswert von KVmin = 21 J auf. Die aus solchem Material hergestellten Eckelemente haben eine geringere Wandstärke als der Stahlguss, deshalb ist es zweckmässig, an den inneren Seiten der Verbindungsöffnungen Abstandhalteeinlägen anzubringen, die den Anschlusszu den Verankerungselementen sichern.

Die das Grundmaterial der erfindungsgemässen Eckelemente bildenden Stahlbleche sind von homogener Kornstruktur auch senkrecht zur Walzrichtung und sind zur Anwendung der Kaltformungstechnolo-gie geeignet; weisen einen Streckwert (As) von mehr als 22% und eine ausgezeichnete Kantenbiegung auf.

Die Mass- und Toleranzwerte der aus solchem Stahlblech gefertigten Eckelemente entsprechen auch den strengsten Vorschriften (z.B. ISO 1161). Ihre Masse ist im Verhältnis zu der Masse der aus Stahlguss gefertigten Eckelemente zumindest um 10% kleiner, die Massenstreuung ist gegenüber der des geplanten Wertes niedriger als 2%. Die Eckelemente benötigen wenig Nachbearbeitung und ihr Austausch innerhalb des Containers ist einfach und schnell durchzuführen. Einzelne Phasen der Herstellung sind auf hohem Niveau zu mechanisieren, somit kann auch die Robotertechnik angewandt werden, und die Produktion mit hoher Genauigkeit sichert eine ausgezeichnete Wiederherstellungsmöglichkeit.

Die Herstellungstechnologie der Eckelemente beruht auf der einfacheren, energiesparenden Kaltformung. Somit werden die ausgestanzten Bleche kalt gebogen und zusammengestellt. Das Zusammen-schweissen der einzelnen Elemente ist mit einem Schweissroboter durch einfache geometrische Linienführung horizontal durchführbar, die Bogenhaltungsstelle ist stabil und ist auch bei grosser Stückzahl mit grosser Genauigkeit wiederholbar. Nach Fertigstellung der Schweissung wird für die Eckelemente keine Wärmebehandlung benötigt.

Zwei Varianten der Zusammenstellung der erfindungsgemässen Eckelemente aus Blech sind in den Abbildungen 1 bis 6 gezeigt. Bei der 2. Variante werden die 6 Seiten der Eckelemente aus zwei solchen dreiseitigen Schalenelementen zusammengestellt, deren 3 Seiten sich in 3 Kanten und in einer gemeinsamen Spitze treffen. Bei der 1. Variante treffen sich die Seiten der zwei dreiseitigen Elemente in 2 Kanten, d.h. die Elemente sind von U-Form.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht und Seitenansicht sowie den Querschnitt an der Linie D-E der 2. Variante des Container-Eckelementes.

Fig. 2 zeigt den Zuschnitt des Schalenelementes A der 2. Variante.

Fig. 3 zeigt den Zuschnitt des Schaleneiementes B der 2. Variante.

Fig. 4 zeigt die Schalenelemente A und B zusammen mit Abstandshalteeinlagen der 2. Variante. Fig. 5 zeigt die Abstandshalteeinlagen Ci, Cg, C3 und C4 der 2. Variante.

Fig. 6 zeigt ein aus Schalenelementen A und B und Abstandshalteeinlagen gemäss der 1. Variante zusammengestelltes Eckelement.

Die 2. Variante des erfindungsgemässen Eckelementes ist in Fig. 7 in «gesprengter» Form perspektivisch dargestellt, wobei A und B die 2 Schalenelemente, Ct, C2 und C4 die Abstandshalteeinlagen und die Linie h-h die Biegekanten darstellen.

Die Eckelemente der unteren und oberen Ebene des Containers weichen lediglich in den Massen der

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sich an ihrer kürzeren Seite befindlichen Öffnungen voneinander ab, deshalb werden die Schalenelemente A mit zwei verschiedenen Öffnungen gefertigt. Die Schalenelemene B sind in der unteren und oberen Container-Ebene von identischer Ausführung und derart ausgebildet, dass sie mit dem Schalenelement Adas Eckelement bilden.

Das Schaienelement A ist mit geringer Modifikation ein Fertigprodukt: kann auch als Eckelement von Tankcontainern verwendet werden.

Masse und Toleranzen der in Abbildungen 1-6 gezeigten Eckelemente entsprechen den Vorschriften von IS01161 des Jahres 1984, d.h.

- Lange L = 178 ± 1 mm

- Breite B = 162 ± 1 mm —Höhe H = 118± 1 mm

- Masse M = 9,60 - 9,75 kg ± 2% (abhängig von der Variante)

Die Eckelemente sind austauschbar, ja sogar gemäss Messstufe zur Reparatur herstellbar.

Der 1. Variante gemäss besteht das Eckelement aus einem Schalenelement A, das aus 10 mm starkem Blech mit Rmin = a/2 mm innerem Radius zu einem U-Profil gebogen ist, sowie aus einem Schalenelement B, das aus 8 mm starkem Blech mit Rmin=a/2 mm innerem Radius zu einem L-Profil gebogen ist. Am Schalenelement A sind die entsprechenden Öffnungen zu finden, am Schalenelement B gibt es keine Öffnung.

Die Abstandshalteeinlagen Ci, C2 und C4 der sich in der unteren Ebene befindlichen Eckelemente passen sich an die innere Seite der Öffnungen an, ihre Stelle wird mit Peilwerkzeug bestimmt. Die sich in der oberen Ebene befindlichen Eckelemente haben an den Schalenelementen A Abstandshalteeinlagen C2, Ca und C4.

Durch Bestimmung des Öffnungsmasses am Schalenelement A wird entschieden, ob das Eckelement in den oberen oder unteren Teil des Containers gelangt. Durch den Austausch der Biegerichtung oder durch die Umdrehung des Bleches kann man auch das Spiegelbild des Schalenelementes herstellen.

Die aufgezählten Teile werden im Peilwerkzeug zusammengestellt und nach der Masskontrolle mit Heftschweissnähten befestigt. Danach folgt die einseitige, fortlaufende Schweissung der Ecknähte.

Als letzte Arbeitsphase wird die Bearbeitung der sich an der äusseren Seite der Öffnungen befindlichen Zuleitungsschräge (6 x 45°) durchgeführt.

Die Oberflächensäuberung der Eckelemente wird im Fertigzustand durchgeführt.

Auch bei der 2. Variante wird dem Prinzip gefolgt, dass das Eckelement aus zwei Schalenelementen und drei Abstandshalteeinlagen besteht. Die Schalenelemente werden so aufgeteilt, dass sich an jeder Seite des Schalenelementes A eine Öffnung befindet. Diese Öffnungen werden an dem flachen Schalenblech, also noch vor der Biegung, ausgeschnitten. Das Schaienelement B besitzt keine Öffnungen. Aus diesen beiden Schalenelementen werden die Eckelemente auf die gemäss der 1. Variante beschriebene Art und Weise zusammengestellt.

Claims (5)

Patentansprüche

1. Container-Eckelement aus Stahl, mit Anschlussöffnungen an den drei äusseren Seiten, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Mn-Iegierten Stahlblech gefertigt ist, in dem das Verhältnis Mn:C einen Wert zwischen 8 und 12 hat, der (P+S)-Gehalt höchstens 0,04 Massenprozent und der C-Gehalt höchstens 0,2 Massenprozent beträgt.

2. Container Eckelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Mn-Iegiertem Stahlblech bestehende Schalenelemente (A und B) und mit diesen verbundene Abstandshalteeinlagen (Ci, Ca, Ca, C4) aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung des Container-Eckelementes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus Zuschnitten Mn-Iegierten Stahlblech durch Kaltverformung Schalenelemente (A, B) hergestellt und diese durch Schweissung in Raumform gebracht und Abstandshalteeinlagen (Ci, C2, Ca, C4) eingefügt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (A, B) durch Biegen und/oder Pressen hergestellt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalenelemente (A, B) und die Abstandshalteeinlagen (Ci, C2, C3, C4) durch automatisiertes Schweissen zusammengefügt werden.

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