DE29911640U1

DE29911640U1 - Druckfester Tank mit Rippenelementen

Info

Publication number: DE29911640U1
Application number: DE29911640U
Authority: DE
Original assignee: Gb Engineering & Co KG GmbH
Current assignee: WEW Westerwaelder Eisenwerk GmbH
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: US6223929B1; EP1067326A2; EP1067326B1; DE50007963D1; EP1067326A3

Description

GB Engineering GmbH & Co. KG - DEG-37427

Beschreibung

Ein druckfester Tank nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus DE 31 25 963 bekannt. Bei diesem als Flüssiggastank für Kraftfahrzeuge gestalteten Behälter sind zwei oder mehr parallele Rohrschalen miteinander verbunden und an ihren Enden mit Bodenschalen verschlossen, wobei die Übergangsbereiche zwischen Boden- und Mantelschalen von ebenen, senkrecht zur Tanklängsachse verlaufenden Zwickelelementen gebildet werden.

Der bekannte Tank ist als dickwandiger Behälter für Flüssiggas als Kraftstoff für Fahrzeuge konzipiert. Die Rohrschalenelemente bei diesem Tank bestehen aus einer vollzylindrisch ausgebildeten Schale und einer zylindrischen Teilschale, wobei die betreffende Zwischenwand vom innerhalb des Behälters liegenden Teil des Vollzylinders gebildet wird. Auch das Abflachen dieses Teiles zu einer Zugwand für eine symmetrische Druck- und Spannungsverteilung innerhalb des Behälters ist vorgesehen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, insbesondere bei bekannten großvolumigen zweischaligen Behältern zum Einsatz als Tankcontainern, die Spannungsprobleme im Übergangsbereich zwischen Boden- und Tankschalen, die Auf-' nähme der aus dem Innendruck resultierenden Zugkräfte zwischen oberer und unterer Längssicke durch geeignete Zuganker und das Zusammenwirken eines solchen Zugankers mit einer gegebenenfalls vorhandenen ebenen Zugwand zu lösen.

Eine weitere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Behälter mit niedrigem Schwerpunkt für hochrädrige, geländegängige Fahrzeuge zu ermöglichen, der auch teilgefüllt Schwallwirkungen längs und quer zur Fahrtrichtung vermindert.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Schutzanspruchs 1 angegeben. Das vorgesehene zylindrisch gewölbte Zwickelelement kann erheblich dünner

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ausgeführt werden als ein senkrecht zur Tankachse eingesetztes ebenes Abschlußblech gleicher Druckfestigkeit.

Die durch den Innendruck hervorgerufenen Membranspannungen in der gewölbten Tankhaut führen in den Sicken, in denen die gewölbten Schalenelemente zusammenlaufen, zu Kräften, die den Tank senkrecht zu der durch die Längsachsen der teilzylindrischen Schalen bestimmten Ebene auseinander drücken. Diese Kräfte werden erfindungsgemäß von den Tank durchsetzenden in Kraftrichtung verlaufenden Rippen aufgenommen. Die rippenförmige Gestaltung nach Anspruch 1 bietet den Vorteil, daß die Rippen so zwischen den zusammenlaufenden Blechen angeordnet werden können, daß besonders einfache Kehlnahtschweißverbindungen möglich sind. Weiterhin bietet das ebene Rippenprofil sehr große Gestaltungsfreiheit, um entweder maximale Schwallhemmung oder einen spannungsoptimalen Verlauf nach Anspruch 4 zu erreichen. Die erfindungsgemäßen Rippenelemente bilden also ein einheitliches Bauelement, das gleichzeitig die Druckfestigkeit des gesamten Behälters gewährleistet, für einen günstigen stetigen Spannungsverlauf sorgt und als Dämpfungselement die Schwallwirkung in Längsund Querrichtung hemmt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Rippenelemente nach Anspruch 3 erlaubt es, den Schweißaufwand zu verringern und die Anzahl der Schweißnähte herabzusetzen. Nach Anspruch 5 können die Rippenelemente auch zusätzlich mit einem vertikal verlaufenden Profil verbunden sein, das bei hohen auftretenden Zugkräften als zusätzlicher Zuganker notwendig sein kann. Dieses Profil kann beispielsweise wie in Anspruch 6 und 7 angegeben, ein Hohlprofil, vorzugsweise mit einem kreisförmigen Querschnitt sein. Ein solches Profil erlaubt zusätzlich eine weitere Verringerung von Schweißnahtanhäufungen, insbesondere in dem Bereich, in dem die Nähte der längs und diagonal verlaufenden Sicken zusammentreffen.

Weiterhin ist eine offene Verbindung des unteren und oberen innerhalb des Tankprofiles befindlichen Sickenraumes möglich. Beispielsweise ist eine problemlose Entwässerung des oberen Raumes gewährleistet. Bei einer doppelwandigen Ausführung des gesamten Behälters, bei der die Räume dann innerhalb eines den gesamten Behälter umfassenden Außenmantel liegen,

können beide Räume kommunizierend mit einer Leckanzeigeflüssigkeit gefüllt werden, die in Verbindung mit einem Leckageerkennungsgerät notwendig ist.

Weitere Profilgeometrien sind in Anspruch 8 und 9 aufgezeigt, die besonders dann vorteilhaft sind, wenn der Tank neben den Rippenelementen einen Zuganker und eine ebene Zugwand gemäß Anspruch 10 aufweist.

Die Ausführungen einer solchen Zugwand nach Anspruch 11 und 12 sind vorteilhaft, da sie das einfache Ansetzen der parallel zur Tankachse verlaufenden Schalenelemente erlauben und die freie, aus dem Tank herausstehende Kante gegen Ausknicken stabilisiert ist. Die Ausführung nach Anspruch 12 erlaubt einen bündigen Abschluß des in das Tankprofil zurückspringenden Sickenraumes mit einem ebenen Blech. Die dabei entstehende stabilisierte Fläche kann im oberen Tankbereich als Bedienungsplattform oder zur Befestigung von zusätzlichen Komponenten und im unteren Bereich als stabile Auflagefläche des gesamten Tanks dienen.

Ein Verschweißen der Elemente Rippenblech, Profil und Zugwand nach Anspruch 13 gibt eine weitere Stabilisierung der gesamten Struktur.

Die Ausführung nach Anspruch 14 ist fertigungstechnisch besonders günstig.

Die Ausführung nach Anspruch 15 macht den Tank gegen Fertigungs- und Betriebsspannungen besonders unempfindlich.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen

Figur 1 eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines zweischaligen Tanks;

Figur 2 des Querschnitt durch einen zweischaligen Tank nach Figur 1 längs der Linie A-A;

Figur 3 eine Detailansicht der Anbindung der zylindrisehen Schalenelemente an eine abgekantete Zugwand in einer zur Tanklängsachse parallelen Projektion;

Figur 4a eine Detailansicht der Anbindung von einstückig ausgebildeten Rippenelementen an die Zugwand in vertikaler Projektion;

Figur 4b eine Variante der Ausführung nach Fig. 4a;
Figur 5 eine Schnittdarstellung der Verbindung der Zugwand und der Rippenelemente über ein rohrförmiges Hohlprofil:

Figur 6 ein Y-Profil mit Rippenelementen und Zugwand verbunden;

Figur 7 eine Ansicht in zwei Projektionen einer Ausführung des Rippenendes mit einem spannungsoptimierenden Endstück.

Der Tank nach Figur 1 und 2 besteht aus zwei teilzylindrischen Schalen 1, die über eine in Längsrichtung parallel zur Achse 20 verlaufende, den Tank vollständig durchsetzende Zugwand 4 miteinander verbunden sind. Dabei bilden die beiden Schalen 1 zwei innerhalb des Gesamtprofils des Behälters liegende Vertiefungen, die als sickenförmige, parallel zur Achse 20 verlaufende Rinnen an der Tankober- und -Unterseite verlaufen.

Die Abschlußwände der beiden Enden bilden zwei Böden 2, die jeweils aus drei Schalenelementen 3 zusammengesetzt sind. In der Ausführung nach Figur 1 und 2 handelt es sich dabei jeweils um zwei Viertel-Kugelschalensektoren mit einer dazwisehen eingesetzten zylindrischen Halbschale, deren Längsachse quer zur Achse 20 horizontal verläuft.

Den Übergang zwischen den Böden 2 und den Schalen 1 bildet ein ebenfalls zylindrisch gewölbtes Zwickelelement 5, dessen eine Spitze in der Sicke ansetzt, und welches sich dann schräg nach außen bis zum Berührpunkt der teilzylindrischen Schalen 1 mit den Böden 2 erstreckt. In der Darstellung nach Figur 1 und 2 weisen alle äußeren Schalenelemente 1, 3 und 5 des Tanks den gleichen Krümmungsradius auf.

Zwischen das Zwickelelement 5 und die Schalen 1 sind sichelförmige Rippenelemente 10 eingesetzt, die den Behälter durchsetzen, mit der Achse 21 jeweils einen Winkel von 45°

bilden, und zueinander in einem Winkel von 90° stehen. Diese Rippenelemente sind über ein rohrförmiges Profilelement 11, welches den Tank entlang einer Lotachse 21 vollständig durchsetzt, mit der Zugwand 4 verbunden.

An den Enden der Rippenelemente 10 sind jeweils in der Nähe der Scheitel- bzw. Sohlenpunkte des Behälters mit der Tankhaut verbundene Endstücke 12 angesetzt. Figur 7 zeigt eine Ausführung als abgeschrägte zylindrische Kralle. Weitere Ausführungsformen können in einem Vollzylinder, einem Rohr,

&iacgr;&ogr; einem Dopplerblech oder in einem zum Tankinneren verschlossenen gewölbten Bodenelement bestehen.

Figur 3 zeigt den Anschluß der Schalen 1 an die Zugwand 4 mit Kehlnähten. Eine weitere nicht dargestellte Alternative besteht darin, die Zugwand zwischen der oberen und unteren in Tanklängsrichtung verlaufenden Sickenkanten nur innen einzuschweißen.

Figur 4a zeigt eine Variante, in der die Rippenelemente 10 entweder einstückig und symmetrisch zur Zugwand 4 aus einem Blechzuschnitt durch Kantung hergestellt werden und dann entlang der Lotachse 21 an der Zugwand 4 verschweißt sind.

Figur 4b zeigt eine Ausführung, bei der ein Flügel 10a an die Zugwand 4 angekantet ist und der andere Flügel 10 entlang der Kantung der Lotachse 21 folgend damit verschweißt ist. Diese Ausführung setzt voraus, daß die Zugwand 4 und die Flügel der Rippenelemente 10a und 10 die gleiche Wandstärke aufweisen.

Figur 5 zeigt im Detail die Anbindung der Zugwand 4 und der Rippenelemente 10 an ein Hohlprofilelement 11 mit kreisförmigem Querschnitt, dessen Längsachse mit der Lotachse 21 zusammenfällt. Diese Ausführung zeigt, daß dabei die Schweißnähte auf dem Rohrumfang verteilt sind und die ebenfalls auf das Rohr auftreffenden Spitzen Enden der Schalen 1 und des Zwickelelementes 5 am Umfang des Rohres abgeschnitten sind, dort verschweißt werden und nicht in einem Punkt zusammenlaufen.

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Weiterhin stellt ein solches Hohlprofilelement 11 eine Verbindung zwischen dem oberen und unteren Sickenraum des Tanks dar. Bei einer nicht dargestellten doppelwandigen Ausführung des Behälters, bei der der Außenmantel das Profil des inneren Tanks vollständig umfaßt und die Sickenräume als Hohlraum zwischen dem inneren und äußeren Behältermantel liegen, bleibt die Verbindung zwischen oberem und unterem Sickenhohlraum offen. Auch das vollständige Ausfüllen des Zwischenraumes zwischen Innen- und Außentank mit einem Fluid ist durch die kommunizierende Verbindungen möglich.

Figur 6 zeigt eine mögliche massive Ausführung des Profilelements 11. Auch hier sind die Verbindungsnähte zwischen der Zugwand 4 und den Flügeln der Rippenelemente 10 räumlich getrennt. Neben dem gezeigten Y-Querschnitt des Profilelements 11 kann auch ein Winkelprofilelement verwendet werden, wobei die Zugwand 4 dann an der Kante des Profils verschweißt wird, an der die beiden Schenkel zusammenlaufen.

Die dargestellten Ausführungen an einem zweischaligen Tank lassen sich analog auf Tanks übertragen, die beispielsweise drei oder mehr teilzylindrische Schalenelemente aufweisen, deren parallele Längsachsen in einer Ebene verlaufen.

Zusammenfassung

Druckfester Tank für Transportcontainer der aus zwei oder mehreren parallelen teilzylindrischen Schalen besteht, dessen Enden mit aus Schalenelementen bestehenden Böden verschlossen sind, und bei dem der Übergangsbereich zwischen den Bodenschalen und den Mantelschalen mit gewölbten Zwickelelementen verschlossen wird und die Druckfestigkeit in diesem Bereich über das Tankinnere durchsetzende ebene Rippenelemente erreicht wird und diese Rippenelemente gleichzeitig, gegebenenfalls in Verbindung einer mit den Behälter in Längsrichtung teilenden Zugwand die Schwallwirkungen längs und quer zur Fahrtrichtung auch bei teilgefülltem Behälter erheblich reduzieren.

Claims

1. Druckfester Tank, dessen Mantel aus mehreren parallelen teilzylindrischen Schalen (1) zusammengesetzt ist und dessen Enden mit aus Schalenelementen (3) bestehenden Böden (2) verschlossen sind, wobei die Übergangsbereiche zwischen Boden- und Mantelschalen von Zwickelelementen (5) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwickelelemente gewölbt sind und mit den Mantelschalen (1) über senkrecht zu der von den Achsen der teilzylindrischen Schalen bestimmten Ebene verlaufende, das Tankinnere durchsetzende, ebene Rippenelemente (10) verbunden sind.

2. Druckfester Tank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Tankhaut bildenden Schalen (1), die Schalenelemente (2) und die Zwickelelemente (5) den gleichen Krümmungsradius haben.

3. Druckfester Tank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenelemente (10) zweiflügelig aus einem Blechzuschnitt gekantet sind.

4. Druckfester Tank nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenelemente (10) ein sichelförmiges Profil haben.

5. Druckfester Tank nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenelemente (10) mit einem den Tank vollständig durchsetzenden Profilelement (11) verschweißt sind.

6. Druckfester Tank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilelement (11) hohl ist.

7. Druckfester Tank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilelement (11) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

8. Druckfester Tank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilelement (11) ein Winkelprofil hat.

9. Druckfester Tank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Profilelement (11) ein Y-Profil hat.

10. Druckfester Tank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ebene Zugwand (4) den Tank vollständig durchsetzt.

11. Druckfester Tank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Tankinneren herausragende Teil der ebenen Zugwand (4) abgekantet ist.

12. Druckfester Tank nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der abgekantete Schenkel (6) der Zugwand (4) in einer gemeinsamen Ebene mit den Scheitellinien der Zylinderschalen (1) liegt.

13. Druckfester Tank nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenbleche (10) entlang einer den Tank durchsetzenden Achse (21) direkt oder über das Profilelement (11) mit der ebenen Zugwand (4) verschweißt sind.

14. Druckfester Tank nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rippenelement (10a) und die Zugwand (4) aus einem abgekanteten Blechzuschnitt hergestellt sind, das längs der Kantung mit einem weiteren Rippenelement (10) verschweißt ist.

15. Druckfester Tank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenelemente mit der Tankhaut verbundene (10) Endstücke (12) zur Spannungsminderung aufweisen.