DE2649721C3

DE2649721C3 - Behälter und Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE2649721C3
Application number: DE2649721A
Authority: DE
Inventors: Albert F. Danville Calif. Gerlovich; Jack M. Matawan N.J. Kamins; Lee R. Wayland Mass. Layman; George E. Plainfield N.J. Trieschock
Original assignee: Rheem International Inc
Current assignee: Rheem International Inc
Priority date: 1975-11-05
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1981-08-13
Also published as: ZA766562B; NZ182487A; AU6009980A; AR208976A1; MY8400073A; MX164527B; MY8400072A; BR7607368A; CA1073377A; IT1066635B; AU511579B2; FR2330595A1; NL7612246A; ES452981A1; DE2649721A1; MX144391A; BE847948A; AU6010080A; GB1572400A; DE2649721B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruches 2 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 3.

Bei einem aus der DE-AS 1189 445 bekannten Behälter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist die Hülse Teil eines extrudierten Rohres und besitzt keine Naht. Derartige Hülsen sind in der Herstellung aufwendig.

Aus der US-PS 33 55 060 ist ein Behälter bekannt, dessen Deckel einen ersten, den Hülsenrand übergreifenden Abschnitt aufweist, der durch eine ringförmige Sicke mit dem zweiten, kalottenartig ausgebildeten Abschnitt verbunden ist. Die Sicke ist hierbei jedoch Teil eines Schnappverschlusses, der ein Wiederverschließen des Behälters ermöglichen soll.

Bei einer aus der DE-PS 10 08 560 bekannten Vorrichtung zur Herstellung eines Behälters nach dem ^Oberbegriff des Anspruches 3 1st die ersle -aus Segmenten aufgebaute -Backe innerhalb der zweiten -Backe angeordnet, wodurch der mit der Hülse zu -verbindende Deckel ^eim Verbinden in -radialer Richtung aufgeweitet wird. Die bekannte Vorrichtung ist daher nur bei ebenen Deckeln anwendbar. Die zum Erweichen des Bindemittels notwendige Wärme wird durch eine Heizeinrichtung zugeführt
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten bekannten Behälter so zu verbessern, daß trotz einer Vereinfachung der Herstellung die Stoßfestigkeit weiter erhöht wird, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung des ο Behälters zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1,2 bzw. 3 gelöst.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß gegenüber Metallbehaltern das Gewicht und die Transportkosten verringert werden und die Herstellung dadurch besonders einfach ist, daß der Behälter aus extrudierten Kunststoffbahnen in unterschiedlichen Größen hergestellt werden kann. Dadurch daß der Deckel nur mit der Außenseite der Hülse verbunden ist, besitzt der erste Abschnitt des Deckels eine große Beweglichkeit und verzehrt einen großen Anteil der bei einem Aufprall freiwerdenden Energie.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anha.id der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung das Extrudieren einer Folienbahn und das Abschneiden einer Folie zur Bildung einer Hülse;

F i g. 2 in Draufsicht das Verbinden zweier entgegengesetzter Ränder der Folie zur Herstellung der Hülse;

F i g. 2a in perspektivischer Darstellung den Aufbau einer Vorrichtung zum Verbinden der beiden gegenüberliegenden Ränder der Folie;

F i g. 3 im Längsschnitt einen Behälter;
Fig. 3a im Querschnitt einen nach außen gewölbten Deckel;

F i g. 4 den Behälter nach F i g. 3a von unten;

F i g. 5 in Draufsicht eine Vorrichtung zum Verbinden eines Deckels mit der Hülse;

■to Fig. 5a das zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes dienende Rohr der Vorrichtung nach F i g. 5 und

F i g. 6 einen Schnitt nach VI-VI von F i g. 5.

Gemäß F i g. 1 liefert ein Strangpreßkopf 10 aus einer Austrittsöffnung 10a eine Folienbahn 12, die aus 4"» hochmolekularem hochdichtem Polyäthylen besteht. Eine nicht dargestellte Schneidvorrichtung schneidet die Folienbahn 12 quer zur Ausgaberichtung in einzelne Folien 14 mit einer Länge L und einer Breite W. Die Länge wird dabei durch die Schneidvorrichtung gesteuert, während die Breite zusammen mit der Folienstärke Tdurch Austausch von Strangpreßköpfen 10 oder Änderung der Austrittsöffnung 10a verändert werden kann. Einander gegenüberliegende Seitenkanten 14a und 14ö der Folie 14 sind unter einem Winkel abgeschrägt, der zwischen 5 und 45° liegt (F i g. 2), wobei die Folie 14 anschließend die Form eines Hohlzylinders erhält. Gemäß Fig. 2 sind die abgeschrägten Seitenkanten 14a und 14ö in geringem Abstand voneinander angeordnet und nehmen einen Streifen 16 eines Bindemittels zwischen sich auf. Der Streifen 16 besteht vorzugsweise aus magnetisierbaren Teilchen, wie beispielsweise Eisenoxid, welches in einer Kunststoffgrundlage verteilt ist. Befinden sich der Streifen 16 und die Folie 14 in der in F i g. 2 -angegebenen-Lage, so werden sie durch Backen 18a und 186, die beide aus elektrisch-isolierendem Material bestehen, gegeneinander gepreßt. Die Backen 18a, \8b tragen eine durchfeilende, aus zwei Schleifen bestehen-

de Spule aus einem sich axial erstreckenden Rohr 20, das aus Kupfer besteht, innen gekühlt ist und mit einer Hochfrequenzquelle verbindbar ist, um die Seitenkanten 14a und 146 der Folie 14 miteinander verschmelzen; der angewandte Druck veranlaßt das Bindemittel, in ·> innigem Kontakt mit den einander zugewandten Seitenkanten 14a, öder Folie 14 zu fließen.

Ein Gummischlauch 20a (Fig.2a) leitet Kühlmittel (Wasser) vom rechten Ende des Rohrs 20 in der Backe 18a zum linken Ende des Rohrs 20 in der Backe 18a. Am entfernten Ende der Backe 18a führt das Rohr 20 Kühlmittel und Strom zum Rohr 20 in der Backe 186. Der Gummischlauch 206 leitet somit Kühlmittel zum linken Ende des Rohrs 20 in der Backs 18b. Die Kontaktplatten 20^-und 20 h sind in F i g. 2a horizontal in Anlage mit den Kontaktplatten 20c—20/zur Erregung des Rohres 20 beweglich. Nach Beendigung des Schmelzvorganges werden die Kontaktplatten 20g· und 20Λ in vertikaler Richtung bewegt, um eine axiale Entnahme der verschmolzenen Hülse 22 zu gestatten.

Gemäß F i g. 3 wird durch die vorausgehend erläuterte Nahtherslellung eine fertige Hülse 22 für den Behälter erhalten, die eine axiale Naht 22a aufweist. Deckel 24a und 24b, die in F i g. 3 dargestellt sind, und vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Hülse 22 bestehen, werden an den stirnseitigen Enden der Hülse 22 mit Streifen 26 aus Bindemittel befestigt, die in der dargestellten Weise an der Innenseite der Deckelränder und an der Außenseite der Hülse 22 liegen. Sind die Hülse 22, die Deckel 24a und 246 und die Streifen 26 auf diese Weise angeordnet, so wird das Ende mit dem Deckel 246 gemäß Fig.6 in die Verbindungsvorrichtung gebracht. Diese Vorrichtung weist gemäß F i g. 5 eine äußere Backe 28, die im radialen Abstand eine innere Backe 30 umgibt, wobei beide aus elektrischem Isoliermaterial bestehen. Die Backe 28 enthält Segmente 28a und 286, von denen jedes näherungsweise 120 Bogengrade umspannt, und Segmente 28c und 28c/, von denen jedes näherungsweise 60 Bogengrade umspannt. Die nach außen gerichteten Flächen der Segmente 28a—28c/liegen an einer Blase 32 an, die über die Leitung 34 mit Druckluft gefüllt werden kann, um die Segmente 28a—28c/radial nach innen zu drücken. Ein starrer äußerer Ring 36 stellt ein Gegenlager für die Blase 32 dar. An ihren nach innen gerichteten Flächen bilden die Segmente 28a und 286 Nuten 38 (F i g. 5), und die Backe 30 bildet Nuten 39 zur Aufnahme von in einer Doppelschleife angeordneten kupfernen Rohren 40a und 406 (Fig.5, 5a), die dazu dienen wie das verausgehend beschriebene Rohr 20, die noch unverbundenen Teile, die im Kanal 42 zwischen den Segmenten 28a—2Sd und der Backe 30 liegen, einem Hochfrequenz-Induktionsfeld auszusetzen.

Der Verlauf der Rohre 40a und 406 in der Vorrichtung gemäß F i g. 5 ist aus F i g. 5a ersichtlich, welche das Rohr 40a im ausgebauten Zustand zeigt. Der Abschnitt 4Oa-I des Rohres 40a erstreckt sich in die Backe 30 bis zu einer Stelle L1, von der das Rohr 40a zum Betrachter der Fig. 5a hin zu einem Abschnitt 40a-2 verläuft, welcher in der oberen der Nuten 39 der Backe 30 und im Uhrzeigersinn zu der Stelle L 2 verläuft. An dieser Stelle verläuft das Rohr 40a vom Betrachter der Fig.5a weg zu einem Abschnitt 40a-3, welcher radial nach außen zum Segment 28a und von tlort zu der oberen der Nuten 38 im Segment 28a verläuft. Der Abschnitt 40a-4 verläuft kreisförmig im Gegenzeigersinn in dieser Nut 38 des Segments 28a zu einer Stelle L 3 .und anschließend nach innen vom Betrachter der F i g. 5a weg zum Abschnitt 40a-5, der sich vom Segment 28a radial nach innen zu der unteren der Nuten 39 der Backe 30 erstreckt Anschließend verläuft das Rohr 40a kreisförmig in der Backe 30 im Uhrzeigersinn zu eine Stelle L 4, worauf der Abschnitt 40a-6 radial nach außen zu der unteren der Nuten 38 des Segments 28a und in dieser bis zur Stelle L 5 führt An dieser Stelle verläuft der Abschnitt 40a-7 vom Segment 28a radial nach außen. Die Backe 30 und das Segment 28a haben an den Stellen Li-L4 Nuitn, die quer zu ihren oberen und unteren Nuten 38,39 liegen und diese verbinden, um dem Rohr 40a eine Bewegung zwischen den oberen und unteren Nuten zu ermöglichen.

Liegen die geschlossene Hülse 22, der Deckel 246 und der Streifen 26 in nicht verbundenem Zustand im Kanal 42 zwischen den Backen 28 und 30 (F i g. 6), so wird die Leitung 34 unter Druck gesetzt und die Segmente 28a—28c/ pressen die unverbundenen Teile des Behälters gegen die Backe 30. Die Segmente 28c und 28c/ dienen dazu, den Druck am Umfang auszugleichen. Die Rohre 40a und 406 werden erregt, wodurch die bei den Rohren 40a und 406 liegenden Teile des Behälters miteinander verschmolzen werden, wobei der angewandte Druck das Bindemittel veranlaßt, in innige Berührung mit den Flächen der Hülse 22 und des Deckels 246 die dem Streifen 26 zugewandt sind, zu fließen.

Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 5, 5a und 6 umfassen die Rohre 40a und 406 jeweils näherungsweise 100 Bogengrade und haben einen gegenseitigen Abstand von etwa 90 Bogengraden. Zur Erzielung einer vollständigen Verbindung wird das Werkstück gedreht und zwei Durchgänge sind nötig. Es kann auch eine einzelne durchgehende Rohrschleife vorgesehen sein, wobei die Verbindung in einem einzigen Durchgang für jeden Deckel erfolgen kann.

Eine zwischen der Basis 44 und den Segmenten 28a—28c/ liegende Blattfeder 43 drückt die Segmente 28a—28c/radial nach außen, wenn die Blase 32 nicht mit Druckluft beaufschlagt ist, um die Entnahme der miteinander verbundenen Teile des Behälter» zu erleichtern. Zur selbsttätigen Entnahme des Behälters nach der Herstellung der Verbindung ist an einer Hülse 44a der Basis 44 eine Presse 46 vorgesehen, die durch eine Öffnung 446 der Basis 44 in den Kanal 42 verschiebbar ist.

Gemäß den Fig.3 und 4 weisen die Decke! 24a und 246 einen ersten Abschnitt 24-1 auf, dessen Bereich 24-la axial zur Hülse 22 verläuft und die Außenfläche der Hülse 22 umgibt und dessen Bereich 24-16 sich radial nach innen erstreckt, beispielsweise zu einem Kreis 24-Ic, der gestrichelt dargestellt ist. Die Deckel 24a, 246 haben einen zweiten, mittigen Abschnitt 24-2 der sich auf dem Kreis 24-lc an den Abschnitt 24-1 anschließt, so daß der Abschnitt 24-2 gelenkig vom Abschnitt 24-1 getragen wird und der erste Abschnitt 24-1 durch eine ringförmige Sicke mit dem zweiten Abschnitt 24-2 verbunden ist. Der Abschnitt 24-2 ist vorzugsweise selbst in axialer Richtung der Hülse 22 gewölbt. Der Deckel 24a kann Spundlöcher 24c aufweisen.

Durch diese Anordnung sind die Abschnitte 24-1 und 24-2 in einem vorgegebenen Ausmaß verformbar, wenn der Behälter einem Fallversuch ausgesetzt wird, wobei die Verformbarkeit größer ist, wenn der Abschnitt 24-2 axial zur Hülse 22 gewölbt ist. Wie aus den nachstehend aufgeführten Beispielen hervorgeht, bleibt die Abdichtung zwischen den Deckeln 24a und 246 und der Hülse

22 dabei während des Fallprüfversuchs erhalten. Der Abschnitt 24-2 ist in F i g. 3 gegenüber der Hülse 22 axial nach innen gewölbt, die Deckel 24a und 24ύ können jedoch auch die in Fig.3a gezeigte Form aufweisen, d. h. der Abschnitt 24-2' kann nach außen gewölbt sein. Es ist ferner ersichtlich, daß das Deckelgelenk und die mittigen Bereiche des Deckels vorzugsweise einstückig sind und durch einen Formvorgang erhalten wurden.

Beispiel 1

Die Seitenkanten 14a, Hb einer stranggepreßten Folie 14 aus hochmolekularem, hochdichtem Polyäthylen, welche eine Breite von 96,5 cm, eine Länge von 179 cm und eine Stärke von 3,42 mm aufweist, sind in einem Winkel von 10° abgeschrägt und die Folie 14 wird zu einer zylindrischen Hülse 22 gemäß Fi g. 2 geformt, die einen Durchmesser von 57 cm aufweist, wobei sich zwischen den abgeschrägten Seitenkanten 14a, 14£> ein axial verlaufender Schlitz erstreckt. Ein Streifen 16 aus Bindemittel, welcher aus dem Folienmaterial mit darin enthaltenen Eisenoxidteilchen besieht und eine Stärke von 0,38 mm und eine Breite von 15,9 mm aufweist, wird in den Schlitz eingesetzt und nimmt die gesamte Schlitzlänge ein. Die Backen 18a, 186 der Verbindungsvorrichtung werden nunmehr gemäß F i g. 2 gegen den Hülsenschlitz gedruckt und mit Hochfrequenz gespeist, um das Bindemittel einem elektromagnetischen Feld auszusetzen, das Material auf seinen Schmelzpunkt zu erhitzen und das Material in innigem Kontakt mit den abgeschrägten Seitenkanten 14a, 14£> zu bringen, wodurch der Hülsenschlitz über seine ganze Länge dicht verschlossen wird.

Die Deckel 24a, 246 bestehen aus hochmolekularem Polyäthylen und sind gemäß Fig.3 ausgebildet. Sie haben eine durchschnittliche Stärke von 4.75 mm. Eine Linie S, auf der Oberfläche (F i g. 3) des Deckels ist 4% langer als der Abstand 52 zwischen diametral einandergegenüberliegenden Endpunkten La und Lb des ersten Abschnitts 24-1. Die Deckel 24a, 246 werden mit der Hülse 22 zusammengesetzt, wobei ein Bindemittelstreifen 26 gemäß F i g. 3 zwischengeschaltet ist, welcher aus Polyäthylen mit verteilten Eisenoxidteilchen besteht und eine Stärke von 3,8 mm und eine Breite von 19 mm aufweist. Anschließend werden die Backen 28, 30 der Verbindungsvorrichtung gegen die noch unverbundenen Teile des Behälters gepreßt und mit Hochfrequenz beschickt, um das Bindemittel einem elektromagnetischen Feld auszusetzen, das Material auf seinen Schmelzpunkt zu erhitzen und das Material in innige Berührung mit den Flächen der Deckel 24a. 246 und der Hülse 22 zu bringen.

Die Behälter wurden auf diese Weise hergestellt, wobei die Spundlöcher 24c in einem der Deckel 24a mit einem Gewinde versehen und die Behälter einem Innendruck von 1,03 bar ausgesetzt werden. Dabei wurde kein Lecken beobachtet Die Behälter wurden durch die Spundlöcher 24 mit 208 Liter eines Gemisches gefüllt, welches aus Wasser und Wasser-Methanol besteht. Spunde wurden in die Spundlöcher 24c eingeschraubt und die Behälter werden aus einer Höhe von 122 cm unter einem Winkel von 45° gegenüber der Behälterlängsachse bei Temperaturen von 21⁰C und — 18°C fallengelassen. Nach diesem Fallversuch ergab eine Überprüfung kein Lecken der Behälter.

Beispiel 2

Die Deckel 24a, 246 sind aus hochmolekularem Polyäthylen und gemäß Fig.3a hergestellt und weisen eine durchschnittliche Stärke von 4,75 mm und eine Linie S₃ auf der Oberfläche des Deckels 24a bzw. 246 (F i g. 3a) auf, die 4% größer als der Abstand 52 zwischen

H) den diametral einander gegenüberliegenden Stellen La und Lb des ersten Abschnitts 24-1 ist. Die derart ausgebildeten Deckel 24a, 246 werden mit den Hülsen 22 verbunden, die gemäß dem Beispiel 1 hergestellt wurden. Die erhaltenen Behälter wurden einem

f) hydrostatischen Innendruck und einem Fallversuch gemäß Beispiel J ausgesetzt, ohne daß ein Lecken auftrat.

Beispiel 3

Die Seitenkanten 14a, 146 einer stranggepreßten Folie 14 aus hochmolekularem Polyäthylen, welche eine Breite von 34,3 cm, eine Länge von 92,6 cm und eine Dicke von 2,16 mm aufwies, wurden unter einem Winkel von 10° abgeschrägt und die Folie 14 wurde gemäß F i g. 2 zu einer zylindrischen Hülse 22 verformt, die einen Durchmesser von 29,2 cm und einen axial verlaufenden Schlitz zwischen den abgeschrägten Seitenkanten 14a, 146 aufwies. Ein Streifen 16 eines Bindemittels aus hochmolekularem Polyäthylen mit verteilten Eisenoxidteilchen und einer Stärke von 0,254 mm und einer Breite von 9,53 mm wurde in den Schlitz eingelegt und erstreckte sich durch dessen gesamte Länge. Der Hülsenschlitz wurde über seine ganze Länge in der in Beispiel 1 erläuterten Weise

r> verschlossen.

Die Deckel 24a, 246 wurden aus hochmolekularem Polyäthylen und gemäß F i g. 3 hergestellt und hatten eine Stärke von 2,16 mm. Die Oberflächenlinie S\ der Deckel 24a, 246 (F i g. 3) ist 2% größer als der Abstand

•to 52 (F i g. 3) zwischen den diametral gegenüberliegenden Stellen L_A und L_Bdes ersten Abschnitts 24-1. Die Deckel 24a, 246 wurden mit der Hülse 22 und mit einem zwischen Hülse 22 und Deckel 24a bzw. 246 liegenden Bindemittel gemäß Fig.3 verbunden, wobei das

4' Bindemittel aus hochmolekularem Polyäthylen mit darin verteilten Eisenoxidteilchen besteht und eine Stärke von 0,254 mm und eine Breite von 12,7 mm aufweist Der Behälter wurde dabei in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise verbunden.

■|) Auf diese Weise hergestellte Behälter wurden mit einer Spundgewindeöffnung im Spundloch 24c in einem der Deckel 24a, 246 hergestellt und einem hydrostatischen Innendruck von 1,03 bar unterworfen. Dabei zeigte sich bei der Überprüfung kein Lecken. Die auf

"· diese Weise hergestellten Behälter wurden durch das Spundloch 24c mit 18,5 Liter eines Gemisches aus Wasser und Wasser-Methanol gefüllt Ein Spund wurde in das Spundloch 24c eingeschraubt und die Behälter wurden aus einer Höhe von 122 cm unter einem Winkel von 45° gegenüber der Behälterlängsachse bei Temperaturen von 21⁰C und —18° C fallengelassen; dabei zeigte sich nach dem Fallversuch kein Lecken des Behälters.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Behälter mit einer zylindrischen Hülse aus Kunststoff, die mindestens ein offenes Ende besitzt und mit einem Deckel aus Kunststoff, der einen ersten, den Hülsenrand übergreifenden Abschnitt aufweist, der mit dem sich axial zur Hülse erstreckenden Bereich mit der Außenfläche der Hülse verbunden ist und dessen innerer Abschnitt kalottenartig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse eine Längsnaht (22a) aufweist, daß ein Bindemittel (26) zur Verbindung des Deckels (24a, 246,) mit der Hülse (22) vorgesehen ist, das magnetisierbare Teilchen enthält und daß der erste Abschnitt (24-1) durch eine ringförmige Sicke mit dem zweiten Abschnitt (24-2) verbunden ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach Anspruch i, bei dem ein Deckel auf einer Hülse befestigt wird, indem der den Hülsenrand übergreifende Abschnitt mittels eines Bindemittels mit der Außenfläche der Hülse verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Verbindung das Bindemittel durch ein Hochfrequenzfeld auf seinen Schmelzpunkt erwärmt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 mit einer ersten, aus Segmenten aufgebauten Backe, mit einer zweiten Backe, die koaxial zur ersten Backe angeordnet ist, wobei die beiden Backen einen zwischen sich verlaufenden Raum zur Aufnahme des Deckels und des Hülsenrandes bilden, und mit einer Einrichtung zur radialen Verschiebung der Segmente der ersten Backe, wodurch Druck auf den Hülsenrand und den Deckel ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Backe (28) außerhalb der zweiten Backe (30) angeordnet ist und
daß eine Einrichtung zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes in dem Raum zwischen den Backen vorgesehen ist, die Rohre (40a, 40b) aufweist, die in Nuten (38,39) der Backen (28,30) angeordnet sind.